Page 12 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 黄 超，等： 近水面空中爆炸冲击波的载荷特性 第 1 期

和图 13 可知，在水面上同样的水平距离处，近水爆炸的冲击波超压显著高于触水爆炸的冲击波超压，这
是因为触水爆炸时，爆轰结束时产物直接驱动水产生飞溅，很大一部分能量被水吸收，导致水面的冲击
波超压显著降低。相比文献 [2] 中对触水爆炸和近水爆炸的水面冲击波超压采用相同的公式描述，本文
的结果更加合理。
1/3
根据爆炸冲击波相似律 [12] ，对典型近水爆炸（ H ≈ 0.2 m/kg ）水面上水平距离 0.5～4.0 m/kg 1/3 范围内
的冲击波超压峰值和正压持续时间进行拟合得到：
−1 −2 −3
∆p max = −2R +20.16R −2.87R (8)
1/2
τ + = 1.6R W 1/6 (9)
同样，对触水爆炸水面上水平距离 0.5～4.0 m/kg 1/3 范围内的冲击波超压峰值和正压持续时间进行
拟合得到：
−1 −2 −3
∆p max = −0.54R +8.52R −1.15R (10)
1/2
τ + = 1.5R W 1/6 (11)
∆p max 的单位为 2 R 的单位为 1/3 R 的单位为 W 的单位为 τ + 的单位为 ms。
式中： 10 kPa； m/kg ； m； kg；
3.3 水中冲击波
近水爆炸和触水爆炸在水中产生的冲击波也有所不同，主要差异在于冲击波的形成过程。近水面
爆炸时，水下冲击波是空中冲击波沿水面传播拍击水面而形成的。图 14 给出了近水面爆炸（工况 6）
0.5 ms 时刻的压力分布云图。由数值模拟结果可知，由于水面上各个位置距离爆源的距离不同，入射波
及随后的反射波波后流场在不同时刻以不同的强度作用于水面各点，然后它们又以独立源的形式作用
于水体，在爆心投影点区仍能造成能量的集中入射，形成水下冲击波，但稀疏效应更加显著。
触水爆炸时，水中冲击波直接由爆炸产生。图 15 给出了触水爆炸（工况 3）0.5 ms 时刻的压力分布
云图。数值模拟结果表明：当药包触水爆炸时，在爆轰的瞬间，爆炸产物及初始冲击波作用于水体，使水
面出现较深的“空腔”，炸药的部分能量直接在水中释放，以此为爆源在水中形成强烈的冲击波向水体
深处传播。冲击波阵面可视为以爆心投影点为球心的半球面，波阵面峰值冲击波压力随传播距离的增
大而减弱，受自由面稀疏效应的影响，该半球面并不完全是一个等压面，越靠近自由面的位置处，波阵面
上的压力越低。

Pressure/Pa
Pressure/Pa 1.60×10 7
3.00×10 6 1.20×10 7
2.25×10 6 1.5 8.00×10 6 1.5
1.50×10 6 4.00×10 6
7.50×10 5 1.0 0 1.0
0
0.5 0.5
z/m 0 z/m 0

−0.5 −0.5
−1.0 −1.0
−1.5 −1.0 −0.5 0 0.5 1.0 1.5 −1.5 −1.0 −0.5 0 0.5 1.0 1.5
x/m x/m
图 14 近水面爆炸的水下冲击波 图 15 触水爆炸产生的水下冲击波
Fig. 14 Underwater shock waves from the near-surface blast Fig. 15 Underwater shock waves from the contact burst
图 16 给出了近水爆炸（工况 6）和触水爆炸（工况 3）场景下数值模拟得到的水中冲击波超压曲线。
通过对比可以看到，近水爆炸时，水中冲击波压力波形表现为多峰现象，与触水爆炸相比，压力的幅值
低得多。而触水爆炸时，冲击波压力随传播距离的增大而迅速衰减，并且受自由面稀疏效应的影响，

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