Page 64 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 李镕辛，等： CoCrFeNiCu x 高熵合金爆炸成型弹丸药型罩结构的优化与毁伤效能 第 3 期

型罩结构不适用于 HEAs 材料。 D
基于以上计算结果及分析，进一步对 HEA
药型罩采用中间厚、两边薄的均匀变壁厚球缺 8701
结构进行优化，此设计有助于在爆炸过程中形成 explosive
更有利于沿中线闭合的速度梯度 [40] ，从而优化
EFP 的成形性能，模型如图 13 所示，药型罩顶部
厚度 Φ 为 2.2 mm，边缘壁厚为 Φ'，并设 δ=Φ'/Φ。
仅以 x=0 时的 HEA 建立计算模型，由于已 L
知该材料半球结构药型罩在装药爆轰条件下可
以形成闭合不良的 EFP，因此以该结构为基础进 Φ
行变壁厚优化，建立 4 组优化模型，4 组药型罩
的参数如表 7 所示，建模方法与之前相同，计算 r 2
h r 1 Liner
时间设置为 200 μs。 Φ'
计算结果如图 14 所示，当 δ 为 0.2 时，此结构 d
药型罩受速度梯度的影响，在形成 EFP 的过程中
断裂成了 4 段，因此该药型罩结构不适合该材料。 O 1
O 2
当 δ 提升至 0.3 时，弹丸形态显著改善，药型罩在炸
药驱动下能形成长度为 39.0 mm、直径为 19.5 mm 图 13 变壁厚药型罩聚能装药结构
的 EFP，长径比达到 2.0，速度为 2 260.0 m/s，预期 Fig. 13 Variable-wall-thickness shaped charge liner structure
弹丸在侵彻目标时，不仅具备优异的扩孔能力，同时能确保出色的侵彻深度，可考虑该药型罩结构未来
在 HEA（x=0）的 EFP 聚能装药中进行应用。继续将 δ 进行提升，直至达到了 0.5，药型罩虽也能进行较好
地闭合并形成 EFP，但是其形态已不如 δ=0.3 时优异。如在 δ=0.4 时，弹丸长度减小至 36.0 mm，直径减小
至 18.0 mm；在 δ=0.5 时，弹丸实心部分长度进一步减小至 35.0 mm（不含尾翼部分），直径则减小至
17.5 mm，两者的长径比同样保持在 2.0。

表 7 4 组优化模型装药结构参数
Table 7 Structural parameters of four optimized charge models
δ D/mm L/mm h/mm d/mm Φ/mm Φ'/mm r 1 /mm r 2 /mm
0.2 60.0 60.3 27.8 58.0 2.2 0.44 30.0 30.0
0.3 60.0 60.3 27.8 58.0 2.2 0.66 30.0 30.0
0.4 60.0 60.3 27.8 58.0 2.2 0.88 30.0 30.0
0.5 60.0 60.3 27.8 58.0 2.2 1.10 30.0 30.0

且随着 δ 的增大，均匀变壁厚药型罩在形成 EFP 的过程中材料的浪费也有所增加，δ=0.3 时药型罩
质量为 46.614 g，形成的 EFP 的质量为 41.095 g，有效利用率为 88.2%；δ=0.4 时的药型罩质量为 49.589 g，
所形成的 EFP 的质量为 40.605 g，有效利用率降低至 81.9%，该结构药型罩所形成的 EFP 的质量甚至不
如质量更小的 δ=0.3 时的药型罩；δ=0.5 时的药型罩质量为 52.841 g，所形成的 EFP 的质量为 41.410 g，有
效利用率仅为 78.4%。
综上所述，对于 HEA（x=0）材料均匀变壁厚药型罩，δ=0.3 时形成的 EFP 性能最佳。为了更好地显示
其形成过程，将数值模拟计算进行了三维映射，如图 15 所示。HEA（x=1）均匀变壁厚药型罩的优化方式
也按此类方法进行确定，药型罩曲率半径 r =r =30.0 mm，药型罩顶部厚度 Φ 为 2.1 mm，边缘壁厚 Φ'为
2
1
0.84 mm，δ=0.4。最终形成弹丸的速度约为 2 357.0 m/s，弹丸长度为 40.5 mm，弹丸直径为 16.0 mm，长径
比为 2.5。该药型罩三维及速度梯度 EFP 形成过程如图 16 所示，其已具备较优异的形态。

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