Page 5 - 《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

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positive pressure duration of shock wave on the water surface within the range of 0.5～4.0 m/kg in the contact burst and the
near-surface blast were obtained through data fitting, which provides a reference for shock wave loading calculation and
analysis.
Keywords: air blast; near-surface; contact surface; underwater explosion; shock wave

靠近水面的空中爆炸是水面舰船、港口和水坝 [1] 等基础设施在作战中经常遇到的爆炸场景，冲击波
通过空气和水传播后与结构物发生相互作用，可能造成严重的破坏。例如，2000 年 10 月 12 日，美国
“科尔”号驱逐舰在亚丁湾遭遇载有高能炸药的小型气垫船自杀式袭击，导致船身被炸开一个 6～
12 m 的大洞，17 人死亡，39 人受伤。2022 年 4 月 14 日，俄罗斯“莫斯科”号巡洋舰遭受反舰导弹袭击
H = H/W 1/3 ，H 为爆高，W 为 TNT 当
受损，随后因起火爆炸沉没。对于近水面爆炸问题，可以通过比高（
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[2]
量）来区分 ：一般 0 m/kg ≤ H ≤0.15 m/kg 1/3 为触水爆炸，0.15 m/kg ＜ H ≤0.60 m/kg 1/3 为近水爆炸，
H ＞0.60 m/kg 1/3 为空中爆炸。近水面爆炸是复杂的高温高压产物演化、气-水耦合相互作用瞬态过程，一
方面，冲击波会从空气中传播到水面形成反射和透射，另一方面，在冲击波和爆轰产物的作用下，水面将
发生凹陷变形，如果是触水爆炸，爆轰波将直接与水相互作用，使得水面产生剧烈的变形和破碎现象。
由于凝聚态介质与气体的压缩性质不同，冲击波在不同阶段的运动规律存在差异，图 1 给出了爆炸初始
阶段近水爆炸和触水爆炸主要物理现象。
Incident

blast wave Incident
blast wave
Reflected
blast wave Reflected
blast wave
Water wave

Air Air
Water Water
Transmitted Detonation
Transmitted Detonation shock wave products
shock wave products

(a) Near-surface blast (b) Contact burst

图 1 近水和触水爆炸初始阶段示意图
Fig. 1 Illustration of initial stage of near-surface blast and contact burst
对于近水面爆炸问题，已有研究对于水下爆炸问题关注较多。余俊等 [3] 研究了近自由面水下爆炸
冲击波和空化现象。王高辉等 [4] 研究了近自由面水下爆炸冲击波的传播特性。这些现象和载荷与近水
[5]
面空中爆炸场景存在显著差异。Peckham 研究了近水空中爆炸引起的水中冲击波的特征，发现冲击波
的贡献都局限在装药正下方的水/空气界面的小区域内。Swisdak [6] 测量了不同当量装药条件下触水面
爆炸时水中冲击波的超压峰值。李润珊等 [2] 在野外现场进行了触、近水面化爆实验，又在实验水池进行
了小药量实验，冲击波实测结果表明：近水、触水爆炸时，空气冲击波在水面上的反射超压比用陆上地面
爆炸经验公式计算的值小，但对于近水爆炸和触水爆炸冲击波压力采用了相同的拟合公式。上述研究
结果表明，近水和触水爆炸的冲击波与近地和触地爆炸存在差异。从舰船防护的角度，更加关心水面附
近的冲击波传播特性，而这方面的研究较少。
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针对近水面空爆问题，开展触水（ H = 0 m/kg ）、近水（ H ≈ 0.2 m/kg ）和空中（ H ≈ 0.6 m/kg ）3
型爆炸场景下的冲击波传播实验研究，并通过数值模拟研究不同场景下的爆炸过程和冲击波载荷特性，
基于冲击波超压数据拟合得到触水爆炸和典型近水爆炸场景下水面上水平距离 0.5～4.0 m/kg 1/3 范围内
的冲击波超压和正压持续时间表达式，以期为相关工程应用中的冲击波载荷计算和分析提供科学依

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