Page 6 - 《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

据。研究结果对于理解近水面爆炸的物理机制、评估爆炸对结构的影响以及设计防护措施具有重要的
理论和实际意义。

1 实验和基本现象

实验主要考察不同爆高条件下冲击波在水面附近的传播。为了精准地控制实验参数以及便于测
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试，实验在钢制水箱中开展 。实验装置及布局如图 2 所示，水箱长 4 m、宽 4 m、高 2 m，装药布置在水
箱中心的水面上方。装药采用 TNT/RDX(40/60)，质量分别为 0.1、0.2 和 0.4 kg，等效 TNT 当量分别为 0.12、
0.24 和 0.48 kg，从中心起爆。采用高速相机拍摄整个爆炸过程，主要观察空中冲击波传播、爆轰产物演
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化等图像，拍摄幅频为 5×10 Hz，分辨率为 896×288。空中压力传感器和水中压力传感器分别布置在距
离爆心投影点水平距离 0.5、1.0、1.5 和 2.0 m 处，为避免传感器及其工装对测试的影响，将各传感器相互
之间错开一定的角度布置，空中压力传感器距离水面的高度为 h，水中压力传感器距离水面的高度为 d。
1/3 1/3 H ≈ 0.6 m/kg ）
1/3
实验以比高 H 为变量设计工况，选取触水（ H = 0 m/kg ）、近水（ H ≈ 0.2 m/kg ）和空中（
3 种典型爆炸场景，每个场景均包括 3 发不同装药量的实验，用于考察不同工况条件下的冲击波传输规
律，如表 1 所示。
High-speed

camera Aerial transducers
H
Air h
Water 0.5 m 0.5 m 0.5 m 0.5 m d
Underwater transducers

Steel tank

图 2 实验装置及布局
Fig. 2 Experimental facility and layout

表 1 实验工况
Table 1 Experimental conditions
工况 场景 当量/kg 爆高/m 比高/(m·kg −1/3 ) 空中测点高度/m 水中测点深度/m
1 触水爆炸 0.12 0 0 0.05 0.08
2 触水爆炸 0.24 0 0 0.06 0.09
3 触水爆炸 0.48 0 0 0.07 0.11
4 近水爆炸 0.12 0.106 0.215 0.05 0.08
5 近水爆炸 0.24 0.126 0.203 0.06 0.09
6 近水爆炸 0.48 0.147 0.188 0.07 0.11
7 空中爆炸 0.12 0.319 0.647 0.16 0.08
8 空中爆炸 0.24 0.378 0.608 0.19 0.09
9 空中爆炸 0.48 0.472 0.603 0.23 0.11

图 3(a) 给出了典型近水爆炸（工况 6）条件下 0.5 ms 时刻的爆炸图像，可以看到燃烧的明亮火球，水
面没有明显的变形，空中冲击波呈半球形，水下冲击波呈球冠状。图 3(b) 给出了典型触水爆炸（工况 3）
条件下 0.5 ms 时刻的爆炸图像。首先看到的是火球紧贴着水面，整体呈近似半球形；其次，在爆心附近
的水体有一个半球形阴影，这是爆轰产物驱动水形成的空腔；此外，由于冲击波阵面上的介质处于高度
压缩状态，在图像上呈现出不同的亮度，能够从图像中分辨出冲击波的轮廓，空气中和水中的冲击波均
呈半球形，水中冲击波阵面的亮度随着深度的变浅逐渐变暗，这是由于水面稀疏波的影响导致。

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