Page 85 - 《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

[ ]
(r +r 2 )ε 2 1+cosβ 2 (θ) sinθ
A 2s (θ) = (17)
2
最后，联立式 (14)～(17)，可以得到复合罩形成的射流最大半径 A 和杵体半径 A 分别为：
j
s
A j = A 1j (θ)+ A 2j (θ) (18)
A s = A 1s (θ)+ A 2s (θ) (19)

将药型罩的相关参数代入式 (14)～(17)，利用
表 5 理论预测结果与数值模拟结果对比
式 (18)～(19) 可以得到复合罩形成的射流最大
Table 5 Comparison between theoretical predictions and
半径 A 和杵体最大半径 A ，将结果列于表 5 中。 numerical simulation results
j
s
表中同时给出了理论预测值与数值模拟结果间
参数 理论预测值/cm 数值模拟值/cm 相对误差/%
的相对误差。可以看到，2 种结果的相对误差均
1.72 1.55 10.97
A j
小于 15%。这表明复合罩分区成型理论预测射
2.45 2.23 9.87
A s
流和杵体的半径具有较高的预测精度。
3.2 内衬对成型的影响
由复合罩的成型机理可知，内衬对射流的径向发散行为具有影响，并且对有效射流中段的影响更显
著。同时，内衬作为含能材料，其质量直接决定了复合射流侵彻过程中化学能的释放程度，而该质量又
与内衬的厚度和高度密切相关。因此，通过改变内衬的厚度与高度，系统研究其对射流成型行为的
影响。
3.2.1 内衬厚度对射流成型的影响
在保持外层药型罩各参数不变的前提下，分别选取内衬厚度 ε 为 2 1.5、2.5、3.5、4.5 和 5.5 mm 进行
模拟，并提取观测点 2 的径向速度变化曲线，结果如图 14 所示。从图 14 可以得到，随着内衬厚度从
1.5 mm 增大至 5.5 mm，射流中段的径向速度峰值逐渐降低，分别为 1 186、1 068、990、854 和 747 m/s，表
明增大内衬厚度可有效抑制射流径向运动的发散行为。与此同时，射流中段达到径向速度峰值所需时
间逐渐延长，分别为 4.5、5.2、5.8、6.3 和 7.5 μs。这一现象是由于内衬厚度增大导致爆轰应力波从外表
面传至内表面的距离相应增大，从而延迟了内外层材料的运动协同性。由于射流中段的径向速度依赖
于内外层的协同作用，应力波传播的延迟降低了该同步性，使中段速度峰值的出现时间滞后。此外，射
流在形成过程中会因速度梯度而发生拉伸，中段速度峰值不仅受初始驱动条件影响，也与其前后段的拉
伸牵引作用相关。较厚的内衬导致射流中段初始径向速度较低，因此需要更长时间才能在头部牵引作
用下加速至峰值。同时，厚内衬增大了中段射流的材料惯性，使其更难以被快速加速，进一步延缓了达
到峰值速度的时间。
图 15 展示了 150 μs 时刻不同内衬厚度下射流完全成型后的形貌。从图 15 可以直观看到，内衬形
成了一层包覆结构，覆盖于射流外表面。随着内衬厚度的增大，包覆区域从中段逐渐扩展至射流整体外
表面，有效抑制了射流的径向发散行为。对成型射流的长度进行测量发现，随着内衬厚度从 1.5 mm 增大
至 5.5 mm，射流长度依次为 58.7、63.4、67.2、51.5 和 47.9 cm，呈现出先增大后减小的趋势，存在一个最优
内衬厚度使射流长度达到最大。射流长度主要由拉伸程度和断裂前的运动时间共同决定，需结合压垮
速度、质量分布及拉伸特性进行分析。随着内衬厚度的增大，双层区域药型罩的总质量增大，导致压垮
速度降低，内衬所形成的射流头部速度也随之下降。射流长度通常与射流速度和拉伸时间呈正相关，速
度降低会减弱射流的拉伸动力，缩短拉伸距离；然而，内衬厚度增大也同时提高了射流的质量，使其惯性
增大、抗断裂能力增强。因此，当内衬厚度较小（ε ＜3.5 mm）时，质量增大所带来的抗断裂增强效应占
2
主导，射流长度随内衬厚度的增大而增大；而当内衬厚度过大（ε ＞3.5 mm）时，速度下降导致拉伸动力不
2
足占主导，射流长度随之减小。值得一提的是，尽管当内衬厚度超过 3.5 mm 时射流长度显著减小，但形
成的有效射流直径明显大于厚度较小的情况，说明厚内衬有助于形成更粗壮、集中且形态稳定的射流，
这一特征能够带来更优异的毁伤威力和终点效应。

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