Page 156 - 《爆炸与冲击》2026年第01期

第 46 卷 薛建锋，等： 核壳式复合活性破片对间隔靶的毁伤效应 第 1 期

significantly enhances the punching and penetration capabilities of the fragments. The primary active reaction of the fragment
occurs during impact with the second layer of the target. The energy release reaction has a limited effect on improving the
punching effect. The differences in damage characteristics are mainly attributed to the mechanical properties of the fragments.
These findings provide valuable insights for the structural design and damage effect evaluation of reactive fragments.
Keywords: mechanics of explosion; core-shell composite reactive fragment; spaced target; damage effect

先进材料与新型结构的应用可大幅提升武器弹药装备的综合毁伤效应。传统武器弹药装备的动能
[1]
毁伤元一般采用惰性金属材料，如钨、钢、铜等 ，一般没有活性毁伤效应，少量含锆、钛等金属的毁伤元
具有一定引燃效应。显然，上述传统毁伤元除动能侵彻、机械贯穿等效应之外，毁伤效应能力不足，如一
些不敏感战斗部，高速惰性破片甚至高速惰性聚能射流都无法将其直接引爆，如要实现对这类目标的
“一击即毁”，传统毁伤元无能为力，需研发新型活性毁伤元。
以聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）为基体的氟聚物基活性材料是高效毁伤领域研究最活
跃的方向之一 [2-5] ，其由氟聚物基体和各种填充物构成，常用的基体材料包括聚四氟乙烯和聚丙烯，填充
物通常为活性金属、合金、金属间化合物或铝热剂等。在一定弹靶作用边界条件下，采用这类材料制备
的破片具有较好的贯穿毁伤和活性释能毁伤效应，不仅可以动能穿透目标，还能通过撞击引发化学反应
释放化学潜能，实现复合毁伤效果。黄亨建等 以 PTFE/Al 活性材料为基础，制备了毁伤增强型破片，该
[6]
破片除具有动能打击能力之外，还具有爆炸、冲击超压和高温作用等复合毁伤能力。郑雄伟等 [7] 研究了
PTFE/Al 材料的毁伤释能威力，发现当冲击速度高于 1 200 m/s 时，材料的释能效率并不随着速度的增加
而增大，而是达到了一种较为完全的能量释放状态。传统的 PTFE/Al 体系在实际使用中存在着密度不
足，低速冲击条件下反应效率显著下降的问题。肖艳文等 [8] 探索了将钨粉加入传统成分体系内制成的
PTFE/Al/W 活性破片对双层间隔靶的毁伤效应，发现在高速碰撞条件下，活性破片对前靶的破坏模式为
冲塞贯穿，后靶穿孔模式为花瓣形延性扩孔。Wang 等 [9] 探讨了活性破片对油箱的增强损伤效应，发现
活性破片点燃煤油的速度低于传统钢弹，活性破片在腔内释放的化学能作为额外的内部点火源，显著增
强了破片的点火能力。彭军等 [10] 探讨了同质量包覆式活性破片与惰性钢破片撞击双层铝靶板的毁伤效
应，发现两类破片对前靶板的穿孔形态和机理相同，破片着速越高，活性破片对后靶的毁伤增强效应越
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显著。Yuan 等 [11] 试制了一种由 PTFE/Al 和 PTFE/Al/Bi O 组成的功能梯度活性材料，新型活性材料试样
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的撞击方向对其反应具有显著影响。Zhang 等 [12] 开展了 PTFE/Al/W 活性破片对双间距铝板的穿孔行
为，发现随着弹丸密度的增大，前板的失效模式发生转变，并提出了活性破片侵彻双层间隔铝靶临界速
度的理论预测模型，该模型能够很好地反映活性破片的穿孔性能。王在成等 [13] 研究了钨锆钛活性破片
穿靶后的耦合毁伤机理，发现随着速度的增大，后靶的毁伤面积和材料反应程度呈增大的趋势，化学能
在耦合毁伤中的贡献度也增大。曹进等 [14] 开展了 PTFE/Al 和 Al 基金属破片超高速碰撞多层钢靶的典
型毁伤模式研究，发现 2 种活性材料均产生了明显的靶后横向增强毁伤效应，能够对第 2 层靶板造成超
过 4 倍弹径的破孔，还发现侵彻速度的提高对 PTFE/Al 活性破片的毁伤效果增强作用有限。
针对目前 PTFE/Al 材料强度与密度偏低，导致其侵彻毁伤威力不足的问题，本文中制备一种“核
壳”式复合结构活性材料试样，系统开展这 2 种不同结构的活性破片对间隔靶的毁伤效应试验。通过
轻气炮对活性破片进行驱动加速，撞击多层间隔靶，探究不同撞击速度与有无钢壳约束情况下相同质量
的均质结构活性破片（PTFE/Al/CF/钨粉）与“核壳”式复合结构活性破片（PTFE/Al/CF/钨球）对间隔靶的
毁伤效应差异，得到各层靶板的穿孔尺寸特征、变形体积特征以及反应过程的光强变化规律。值得注意
的是，在活性材料应用中普遍存在穿靶效率与释能效率之间的矛盾问题：提高材料强度虽可增强穿靶能
力 [8,12] ，但往往会抑制其释能反应；而单纯优化释能特性往往难以同步改善材料的力学性能 [11] 。

1 活性破片制备

1.1 试样结构
选用碳纤维增强 PTFE/Al 材料作为试样的基体材料，添加一定量的钨粉以提高材料的密度，为了分

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