Page 167 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 陈安然，等： 高速破片撞击燃油箱导致的燃油喷溅特性 第 6 期

应不同的破片速度。
使用直径 9.5 mm 的球形钨合金破片，密度为 17 600 kg/m ，质量为 8 g。试验中使用的模拟燃油箱形状
3
为长方体，具体结构如图 5 所示。箱体由框架、面板固定框、靶板、橡胶密封框、聚碳酸酯（polycarbonate，
PC）面板等组成，并由螺栓螺母组装固定。框架材料为钢，厚度为 10 mm，尺寸为 710 mm × 420 mm ×
3
460 mm（长×宽×高），燃油箱容积为 96 L。面板材料为厚 4 mm 的 2A12-T4 铝合金，密度为 2 800 kg/m ，屈
服强度为 420 MPa。PC 板安装在框架两侧，用于透光和观察燃油箱内的试验现象。PC 板压框采用台阶
结构，防止试验过程中 PC 板在竖直面内移动，并在 PC 板两侧垫有橡胶垫片，起到密封和缓冲的作用。

Transducer hole 1

Transducer hole 2
Water injection hole

Sealed frame of PC
PC
Sealed frame of the target panel Holeless sealed frame
Target panel Step fixed frame of PC
Fixed frame of the target panel
(a) Schematic diagram (b) Object

图 5 长方体模拟燃油箱的框架及安装组件
Fig. 5 Frame and components of the liquid-filled container

1.2 试验结果及分析
1.2.1 燃油箱面板侵彻结果及分析
液体喷溅初始速度的大小受侵彻孔口形状和粗糙程度的影响，图 6 所示为典型侵彻孔形状。前面
板侵彻孔呈圆形，当撞击速度小于 737 m/s 时，侵彻孔边缘为花瓣状卷曲开裂，花瓣分布较均匀且边缘裂
纹较短、间隔较大；当撞击速度在 737～906 m/s 范围内时，花瓣状卷曲开裂内部嵌套一圈层裂式断开，侵
彻孔内部较粗糙，花瓣处有明显形变且分布不均匀，边缘裂纹较长；当撞击速度大于 906 m/s 时，花瓣状
卷曲开裂内部嵌套多圈层裂式断开，侵彻孔边缘鼓起且有横向裂纹。后面板侵彻孔也呈圆形，边缘为锋
利且带齿状裂纹的薄边，且后面板侵彻孔的“花瓣”状裂纹处有部分面板材料崩落。

(a) v 0 =577 m/s (b) v 0 =609 m/s (c) v 0 =737 m/s (d) v 0 =777 m/s

(e) v 0 =854 m/s (f) v 0 =866 m/s (g) v 0 =906 m/s (h) v 0 =996 m/s

(i) v 0 =1 109 m/s (j) v 0 =1 117 m/s (k) v 0 =1 251 m/s

图 6 侵彻孔形状（左：前面板，右：后面板）
Fig. 6 Shape of penetration orifices (left: front panel, right: rear panel)

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