Page 29 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 张鸿宇，等： 颗粒靶体撞击溅射行为研究进展 第 12 期

近沉积物的分布可反推撞击溅射幕的形貌，目前的研究将其划分为 4 种类型：圆形、椭圆形、马鞍形和蝴
蝶形。马鞍形溅射幕指在溅射幕形成与扩展时，缺失方位角 0°附近区域的溅射幕，蝴蝶形溅射幕则缺失
方位角 0°和 180°附近区域的溅射幕。
随着撞击角的变化，溅射幕形貌也会相应地发生变化。如图 14 所示，Hessen 等 [123] 所获数据基于真
空环境低速撞击实验，速度范围为 144～260 m/s；Shuvalov [124] 的数据基于对天体撞击尺度的数值模拟；
Bottke 等 [120] 的数据主要由探测器传回的遥感数据分析推演获得。从图 14 可以看出，对比垂直撞击，大
角度斜撞击（与靶体表面存在夹角）同样可产生圆形溅射幕，且随撞击角的减小，溅射幕形貌依次呈椭圆
形、马鞍形和蝴蝶形。需要注意的是，撞击溅射过程可能受靶体表面气体环境影响 [122, 125] ，导致溅射幕形
貌发生转换时所对应的撞击角随之发生变化。

Circle-shaped ejecta Saddle-shaped ejecta
Ellipsoid-shaped ejecta Butterfly wing shaped ejecta
90°
60°
55°
Venus
Bottke [120] 45°
(a) Circle-shaped ejecta (b) Ellipsoid-shaped ejecta Moon 40°
deposition deposition
Shuvalov [124] 30°
25°
Hessen [123]
15°
10°
Impact
angle
(c) Saddle-shaped ejecta (d) Butterfly wing shaped ejecta 0°
deposition deposition
图 14 不同撞击角范围对应的溅射幕的形貌
图 13 斜撞击溅射幕沉积物的形貌 [122] Fig. 14 Ejecta curtain shapes generated
Fig. 13 Deposit shapes of oblique impact ejecta curtain [122] by different impact angle

另外，撞击角度变化还可影响溅射幕的溅射速度和溅射角。Anderson 等 [126] 利用 3D-PIV (three-
dimensional particle image velocimetry) 技术开展的实验结果显示，约 60°撞击时，溅射角开始出现与方位
角相关的大小变化，并且上撞击坑范围内的溅射角较下撞击坑大。在此基础上，Hermalyn 等 [127] 进一步
发现，溅射幕的径向扩展速度与方位角近似呈正弦关系。同时，如图 15 所示，随着溅射幕的扩展，溅射
幕径向扩展速度的非对称性减弱 [127-128] 。

Velocity/(m·s ) Velocity/(m·s )
−1 −1
15 20 25 30 35 3 4 5 6 7
Impact site
Impact point

Crater center

Impact angle: 30° Impact angle: 30°
(a) Ejecta curtain horizontal expansion at 5.024 ms (b) Ejecta curtain horizontal expansion at 29.992 ms

图 15 非对称溅射幕水平截面形貌及溅射速度分布 [128]
Fig. 15 Horizontal section shape and ejecting velocity distribution of asymmetric ejecta curtain [128]

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