Page 31 - 《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

的斜撞击实验（相对靶体表面撞击角 65°＜γ＜90°）。如图 18 [134] 所示，上下撞击坑方向的颗粒流场具有

相似性，溅射幕以相似的运动向外扩展且具有近似相同的溅射角（相对倾斜靶体表面）。然而，Elbeshausen
等 [135-136] 开展的相对倾斜靶面的小撞击角斜撞击数值模拟结果显示，在瞬态开坑过程中呈现出非对称特
性。结合 4.2 节有关撞击角的阐述可以发现，撞击溅射是一个瞬态过程，主要受撞击角造成的非对称次
表层颗粒流场影响，而坡度角则主要影响撞击阶段中的调整过程，如坑壁的塌落等现象。需要特别注意
的是，靶体的坡度角 δ 与撞击角 γ 相互耦合，若撞击体发射机构固定不动，改变坡度角 δ 的同时，撞击角
度 γ 也会发生变化。因此，在分析和讨论相关规律时，对这 2 个参数进行解耦至关重要。

Impact trajectory 0.20

Uprange
direction
0.15

0.10 Particle velocity/(m·s −1 )
Downrange
direction
0.05
2 cm
0

图 18 倾斜表面靶体撞击溅射次表层颗粒流场 [134]
Fig. 18 Subsurface particle flow field generated by impacting slope targets [134]
另外，为了使相似律可应用于倾斜靶面撞击实验结果的外推，Takizawa 等 [137] 在研究中采用了可变
角度的发射装置和靶体固定装置，实现了坡度角与撞击角的解耦分析，初步建立了同时考虑坡度角和撞
击角的撞击成坑相似律，溅射幕的相似关系仍在研究中。需要注意的是，由于缺乏撞击体超高速撞击倾
斜靶体的实验数据，该相似律在超高速撞击时的适用性仍待验证。
5.2 表面多撞击坑靶体

撞击过程中，撞击点附近早期形成的撞击坑对颗粒靶体开坑和溅射幕的扩展具有重要影响。Shuvalov [138]
利用数值模拟技术研究了撞击点附近存在其他小型撞击坑时的撞击溅射问题。如图 19(a) 所示，在撞击
后的接触压缩阶段，颗粒靶体形成圆形溅射幕，而当其扩展至周边撞击坑时，由于地形凹陷导致能量累
积，驱使靶体颗粒汇聚并以较高速度飞出，形成射线状溅射幕。同时，该溅射幕的形成与弹丸直径、周围

10 1 500
Craters
1 000
5
500

y/km 0 Projectile y/km 0

−500
−5
−1 000
Craters

−10 −5 0 5 10 −1 500 −1 000 −500 0 500 1 000 1 500
x/km x/km
(a) Impact area with craters

121101-14

−500
−5
−1 000

−10 −5 −1 500 −1 000 −500