Page 79 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 蒋欣利，等： 温压炸药密闭空间内爆炸冲击波与温度场耦合试验研究 第 6 期

Å ã 3
R TBX
E = (7)
R TNT
式中：E 为 TNT 等效当量系数。
以往关于 TNT 等效当量的研究表明，不同炸药冲击波超压的 TNT 等效当量系数变化显著，并非固
定值。例如：岩石乳化炸药的超压 TNT 等效当量系数随比例爆距呈上凸变化 [34] ，而新型发射药 [35] 的
TNT 等效当量曲线呈下凹变化；PETN 的数值仿真计算 [36] 显示，其超压峰值和正压冲量的 TNT 等效当量
系数均随比例爆距增大而衰减。可见，TNT 等效当量曲线变化与装药种类密切相关。关于温压炸药
TNT 等效当量系数的研究最初在坑道环境 [37] 中开展，坑道爆炸试验发现，温压炸药的 TNT 等效当量系
数在坑道近端较大、远端较小。由图 12 可见，温压炸药内爆炸下超压峰值的 TNT 等效当量系数整体呈
1/3
下凹双曲线变化趋势，在 1.0 m/kg ＜R＜3.5 m/kg 1/3 范围内，TNT 等效当量系数为 1.43～1.64，并在
1.7 m/kg 1/3 处达到最小值 1.43。温压炸药正压冲量的 TNT 等效当量系数则为先下降后缓慢上升：在相同
比例爆距范围内，正压冲量的 TNT 等效当量系数为 0.97～1.69，在 1.7 m/kg 1/3 处降至 1.0。冲击波超压峰
值和正压冲量的 TNT 等效当量曲线的变化，需结合冲击波传播及后燃作用进一步分析。
表 1 统计了不同装药质量温压炸药内爆炸
表 1 不同装药质量温压炸药内爆炸各测点正压作用时间
的正压作用时间。由表 1 可知，温压炸药内爆炸
Table 1 Positive pressure durations of internal explosions for
平 均 正 压 作 用 时 间 为 867 μs； 此 外 ， 100、 200、
thermobaric explosives with different charge masses
300、400 g 温压炸药爆炸产生的冲击波从爆心
正压作用时间/μs
距 0.8 m 传 播 到 1.6 m 分 别 耗 时 1.49、 1.27、 装药质量/g
d=0.8 m d=1.0 m d=1.2 m d=1.4 m d=1.6 m
1.22、1.03 ms，而温压炸药爆炸释能过程中，金属
100 469.38 664.83 736.16 882.87 958.18
铝粉的有氧燃烧阶段可达数毫秒。因此，各测点
200 635.12 739.64 825.07 964.68 994.61
在正压作用期间均不同程度地受到有氧反应的
300 801.25 816.95 880.98 997.53 1 013.42
增强作用。铝粉的有氧反应对冲击波压力时程 400 904.62 956.78 978.94 1 048.36 1 085.44
曲线的影响如图 13 所示。温压炸药后燃反应释
放的能量形成压缩波，压缩波与冲击波叠加，大 1 200
幅延长正压作用时间，增强爆炸冲击波的正压冲 600 400 g
量。随着装药质量的增大，相同时间内铝粉燃烧 0
1 000
释放的能量增大，形成更强的压缩波，冲击波叠 300 g
500
加现象更显著，且压缩波到达时间提前。而随着 0
Δp/kPa 800 200 g
传播距离增大，有氧反应的增强效应逐渐减弱。
因此，正压冲量的 TNT 等效当量系数在比例爆 400
0
距 1.7 m/kg 1/3 之前逐渐下降，当有氧反应生成的
600
压缩波追赶至波阵面时，其对压力峰值和正压作 300 100 g
用时间的增幅已不显著，因此正压冲量的 TNT 0
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
等效当量系数在比例爆距 1.7 m/kg 1/3 之后降低 t/ms
到 1.0 附近。
图 13 不同装药质量温压炸药在爆心距为 0.8 m 处的
图 14 为 400 g 温压炸药在不同测点处的冲击
冲击波压力时程曲线
波压力时程曲线。在爆心距 0.8～1.4 m 处，均可 Fig. 13 Shock wave pressure-time curves at 0.8 m hypocenter
观察到有氧后燃引起的波形波动，且随着爆炸反 distance for thermobaric explosives with different masses
应过程的进行，波动逐渐减弱。然而，随着传播距离的增大，有氧后燃反应生成的压缩波逐渐追赶上前
沿冲击波，最终对冲击波超压峰值形成增幅效应。由此可见，初始冲击波超压峰值由高能基药爆轰与爆
轰产物无氧反应共同作用产生 。爆炸发生后，高能基药爆炸产生的高温高压使得氧化剂迅速分解，提高
[38]
了铝粉在无氧反应阶段的参与度。此时，波阵面与爆轰产物尚未分离，外部空气无法进入产物区，因此
爆轰产物包裹下的金属颗粒主要发生无氧反应。当冲击波开始与爆轰产物分离时，外部空气逐渐进入

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