Page 81 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 郑贺龄，等： 带截顶内衬的高熵合金/Al/PTFE双层复合药型罩成型机理与毁伤特性 第 3 期

渐减小，并且减小幅度较平缓，表明其逐渐趋于稳定。这一现象再次说明，内衬结构对射流成型具有一
定的聚合作用，且该作用几乎可持续至射流完全成型。从毁伤威力角度来看，有效射流直径是影响目标
扩孔能力的主要因素。理论上，有效射流直径越大，在目标上形成的通孔直径也应越大。然而，表 1 中
的试验结果却显示相反的趋势，其原因是忽略了内衬材料同属于含能材料，在侵彻过程中会进一步释放
能量，2 种含能材料释放的能量叠加显著增强了目标内部的总毁伤效果。此外，单罩的靶前开坑能力远
优于复合结构，说明分散的射流并不具备侵彻能力，只能在目标的迎弹面上造成毁伤。
对图 9 中有效射流长度的对比分析表明，随时间推移，2 种结构的有效射流长度均逐渐增大，但复合
罩结构的有效射流长度增大幅度明显大于单罩结构。这说明内衬有效抑制了射流的径向分散，将更多
能量集中于轴向拉伸过程。从毁伤性能角度考虑，有效射流长度越长，通常对应的侵彻能力越强。虽然
2 种结构均将目标靶板完全贯穿，然而，试验结果显示，单罩结构的靶后毁伤效果反而优于复合罩结构。
其原因是，复合罩在侵彻目标过程中，内衬形成的包覆层与主射流发生相互作用，由于内衬形成的包覆
层材料能量释放阈值远低于主射流材料，因此在侵彻过程中包覆层能够提前释放能量，导致部分主射流
被过早的激发，从而显著降低了出靶后有效射流的整体质量和完整性。因此，复合罩结构在靶后的毁伤
能力反而不及单罩结构。
为进一步探究复合结构药型罩的射流成型机理并评估内衬的作用，提取了图 5 中设定观测点的轴
向与径向速度数据，分别如图 10～11 所示。根据图 10 中射流头部（观测点 1）的运动特征，可将轴向速
度变化划分为匀加速、变速和匀速 3 个阶段。对于单罩的成型过程，在匀加速阶段，药型罩主要在爆轰
波及爆轰产物的作用下均匀加速。在 9.08 μs 时，爆轰波首次到达药型罩顶部，随后在其自由面发生反射
与透射，该阶段持续约 4.52 μs。随后进入变速阶段，此时爆轰波及爆轰产物仍对药型罩有一定作用，但
远小于爆炸初期（匀加速阶段），因此药型罩的轴向速度继续提高，而轴向加速度逐渐降低。最后进入匀
速阶段，爆轰产物与爆轰压力不再对药型罩产生影响，其轴向速度趋于稳定。在径向速度方面，成型过
程中射流头部的径向速度始终为零，表明头部一直处于径向应力平衡状态，能够形成高度集中且形态稳
定的射流尖端。然而，观测点 2 和观测点 3 却经历了加速、减速最终趋于稳定 3 个状态。在加速阶段，
爆轰产物的高压作用于罩体表面，推动药型罩微元发生径向膨胀，此时罩体尚未完全流体化，因此仍具
有一定强度，但持续的爆轰压力及高温最终导致其屈服并转变为流体态。此外，药型罩的曲面结构会导
致受力不平衡，在轴向加速的同时，微元在几何约束和弯矩的作用下发生翻转。在翻转初期，微元围绕
药型罩某一“铰点”旋转，其径向运动表现为持续向外扩张，该过程共持续 10.70 μs。在 22.70 μs 时，观
测点 2 的径向速度达到峰值 990.2 m/s，由于位置上的差异，观测点 3 的变化始终滞后于观测点 2，于
25.70 μs 达到径向速度峰值 491.8 m/s。之后径向速度开始衰减，表明径向运动逐渐停止，能量开始向轴
向拉伸转移。当径向速度降至稳定时，标志“闭合点”的到来，即药型罩微元恰好运动到轴线位置，翻

1 000 200
Observation point 1 for single liner
500 Observation point 2 for single liner
Observation point 3 for single liner −200 0
Observation point 1 for multi-layer liner
0
Axial velocity/(m·s −1 ) −1 000 Collision Separation 1 2 Variable velocity Radial velocity/(m·s −1 ) −400 Observation point 1 for single liner
Observation point 2 for multi-layer liner
−500
Observation point 3 for multi-layer liner
Follow
−1 500
−600
Constant acceleration
−2 000
Observation point 2 for single liner
−800
−2 500
Observation point 1 for multi-layer liner
Observation point 2 for multi-layer liner
−3 000 3 Constant velocity −1 000 Observation point 3 for single liner
1 2 3 Observation point 3 for multi-layer liner
−3 500 −1 200
0 25 50 75 100 125 150 0 25 50 75 100 125 150
Time/μs Time/μs
图 10 观测点的轴向速度 图 11 观测点的径向速度
Fig. 10 Axial velocities of observation points Fig. 11 Radial velocities of observation points
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