Page 180 - 《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

相对误差较小。主要原因有以下两方面：（1）侵彻孔口附近的流场较复杂，喷溅油雾边界层存在卷吸作
用，从而影响液体喷溅的扩散；（2）当破片撞击速度较高时，侵彻孔边缘存在宽度很小的裂纹，从裂缝中
喷出液体的方向和速度各异，也会对主体部分的液体喷溅产生干扰。因此，利用与时间相关的幂函数对
液体喷溅径向距离的理论结果进行修正，得到修正后的径向距离理论计算结果与试验结果的相对误差
在 5% 左右。
根据前面板侵彻孔和裂纹性状，液体喷溅的衰减系数取值如下：当 v ≤737 m/s 时，C 的取值范围为
v
0
0.60～0.70；当 737 m/s＜v ＜906 m/s 时，C 的取值范围为 0.25～0.55；当 v ≥906 m/s 时，C 的取值范围为
v
v
0
0
0.75～0.95。衰减系数随撞击速度的变化规律与 2.1 节中的拟合结果相吻合，当破片速度较低或较高时，
衰减系数较大，破片速度在 737 m/s＜v ＜906 m/s 时衰减系数较小。
0
4 结 论
开展了高速破片撞击燃油箱试验，研究了液压水锤效应导致液体喷溅的速度与时空分布特性，提出
了液团初始运动速度与液团发散速度的概念，建立了计算喷溅燃油初始速度、速度衰减与位移的理论模
型，并采用试验数据对理论模型的有效性进行了验证，具体结论如下。
(1) 试验测试了燃油箱内空腔动力学演化过程及箱外液体喷溅过程，分析了燃油喷溅速度及其衰减
率随破片撞击速度和喷溅时间的变化关系，并观察到了不同破片撞击速度区间内的燃油箱面板侵彻孔
形貌。
(2) 所建立的理论模型可在误差允许范围内预测液压水锤效应导致液体喷溅的速度特性和时空分
布特性。第 1 次和第 2 次液体喷溅速度理论计算结果与试验结果的平均误差分别为 5.63% 和 12.76%。
液体喷溅轴向距离理论计算结果与试验结果的平均相对误差在 15% 以内，修正后的径向距离理论计算
结果与试验结果的相对误差在 5% 左右。当破片撞击速度不同时，燃油箱喷出液体的喷溅速度衰减率随
喷溅次数的变化趋势大致相同，其波动逐渐下降并趋于平稳。
(3) 不同速度破片在燃油箱面板处产生的侵彻孔形状差异明显，而侵彻孔口的裂纹情况和孔边缘金
属材料的形状变化对液体喷溅速度将产生较大影响，在理论模型中以流量系数的取值体现：当撞击速度
v ≤737 m/s 时，流量系数 C 的取值范围为 0.60～0.70；当 737 m/s＜v ＜906 m/s 时，C 的取值范围为
v
v
0
0
0.25～0.55；当 v ≥906 m/s 时，C 的取值范围为 0.75～0.95。
v
0
参考文献：
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