Page 122 - 《爆炸与冲击》2026年第5期

第 46 卷 位国旭，等： 钽合金EFP靶后破片的空间散布特性 第 5 期

train the model using the dense-fragment dispersion angle data extracted from the simulation dataset, thereby creating a robust

predictive model for spatial dispersion of BAD. The experimental results indicate that the morphology of the BAD cloud
exhibits a typical truncated-ellipsoidal shape. Due to the density difference between tantalum and steel, fragments composed of
different materials display distinct radial expansion behaviors, i.e. steel fragments are distributed along the outer surface of the
ellipsoid whereas tantalum fragments are concentrated on the inner surface. Spatially, the debris is primarily concentrated
within a circular region surrounding the central perforation area of the witness plate. The FE-SPH fixed-coupling method
successfully reproduced the BAD formation process, yielding debris-cloud morphologies that closely match the experimental
results. The relative error between the simulated and measured mean maximum fragment dispersion angles is less than 10%,
thereby confirming the accuracy of the numerical simulations. Furthermore, the analysis reveals that the Bayesian-optimized
SVR model enables accurate prediction of dense-fragment dispersion angles under varying target thicknesses and EFP impact
velocities, with maximum relative errors below 10%. Based on these predictions, the damage area on witness plates within a
certain distance behind the target can be rapidly estimated.
Keywords: explosively formed projectile; behind-armor debris; spatial dispersion; support vector regression; Bayesian
optimization
爆炸成型弹丸（explosively-formed projectile，EFP）作为一种用于打击装甲类目标的典型毁伤元，尽管
其侵彻能力远不及同等聚能装药直径下的聚能射流，但由于侵彻装甲后会产生大量致命的靶后破片，因

此具有更大的后效毁伤作用。EFP 产生的靶后破片通常由残余 EFP、侵蚀的 EFP 和靶板材料以及靶板
[1]
3
冲塞和层裂片组成 。紫铜以其良好的塑性和较高的密度（8.9 g/cm ），长期以来被作为 EFP 战斗部药型
罩中最经典、应用最广泛的材料，目前有关 EFP 靶后破片的研究基本上是以铜质 EFP 为基础开展的。
王昕等 [2] 通过试验研究了铜质 EFP 侵彻不同厚度靶板产生的靶后破片及其分布，结合验证靶分析认为
破片云飞散角随靶厚变化不明显。黄炫宁等 [3] 开展了铜质 EFP 侵彻不同材质靶板时靶后破片飞散特性
的相关试验研究，研究表明，在靶板材料密度相同的情况下，靶板强度主要影响破片云的轴向膨胀，而对
径向膨胀影响较小，靶板背面出口附近产生的崩落破片会导致靶后破片飞散角出现极大值，靶板强度越
高，破片径向散布越大。邢柏阳等 [4] 采用数值模拟研究了铜质 EFP 产生的靶后破片数量随空间飞散角
的变化情况，靶板和 EFP 产生的靶后破片相对累计数量-飞散角分布符合 Weibull 累积分布函数的形
式。以上均是针对铜质 EFP 开展的试验或数值模拟研究，因其侵彻能力的限制，以紫铜为代表的铜质
3
EFP 在面对先进防护装甲时，其侵彻威力的局限性日益凸显。钽及其合金具有高密度（16.69 g/cm ）、高
延展性以及较高声速（3.4 km/s）等优点，是作为 EFP 战斗部药型罩的另一种理想罩材。因钽相对于铜具
有更高的密度，钽药型罩的应用可以大幅提高 EFP 的侵彻毁伤能力，相关研究 [5] 表明，同等装药直径下，
经优化后的钽 EFP 的侵彻威力相较于铜可以提高 52%。目前，有关钽及其合金药型罩材料在 EFP 成型
及其控制方面已开展了相关试验以及数值模拟研究 [6-8] ，而针对钽合金 EFP 靶后破片方面的研究尚未见
报道。
目前大多数研究集中在分析靶后破片数量、质量、速度等参量沿轴向、飞散角度的分布情况 [4, 9-12] ，
很少研究靶后破片的飞散角度与初始弹、靶条件之间的关系。此外，真实战场环境下的弹、靶条件多
变，靶后破片的散布直接影响破片的毁伤范围，靶板的厚度、EFP 的着靶速度均会对破片的散布产生影
响，因此有必要系统研究不同弹、靶条件下靶后破片的空间散布特性，亟需建立靶后破片空间散布与初
始弹、靶条件之间的联系。
为研究不同弹、靶条件下 EFP 靶后破片的空间散布特性，需要开展大量的试验研究，然而，全部通
过试验对靶后破片进行研究是昂贵且费时的，数值模拟技术的快速发展为研究 EFP 靶后破片提供了新
的技术手段。Dalzell 等 [1] 在模拟靶后破片的生成时，对 EFP 以及靶板中心撞击区域采用光滑粒子流体
动力学（smoothed particle hydrodynamics，SPH）方法进行离散，靶板其余区域采用 Lagrange 建模以节省计

算成本，相较于其他数值模拟方法，SPH 能够更加准确地预测靶板穿孔直径和破片云散布角度。Xing

051433-2