Page 120 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 姚 羿，等： 梯度陶瓷球复合装甲的抗弹性能 第 7 期

弹性能 [14] 。Wang 等 [15] 受珍珠层启发，设计了一种珍珠层状的功能梯度结构（functionally gradient
materials, FGM），并在相同条件下与均质复合材料进行对比研究，发现 FGM 结构在抗弹性能及结构完整

性保持方面均表现出更优的综合性能。Chao 等 [16] 提出一种新型的仿生阵列梯度铝基陶瓷复合结构
（array gradient (SiC +B C )/Al composites armor structure, AGS），开展弹道实验发现，在相同面密度下，与传
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统陶瓷复合结构（ceramic composite armor structure, CCS）相比，AGS 的损伤面积减少了 85% 以上，同时保
持了相近的抗弹性能。
针对多次侵彻工况下防护结构的响应，已有研究主要集中于金属靶板、层状复合装甲以及陶瓷块装
甲等结构形式。崔凤单等 [17] 结合陶瓷材料的显微结构和力学性能，研究了防弹板在多发弹打击条件下
的损伤特性，发现碳化硼陶瓷凭借其较高硬度能够吸收更多的弹体冲击动能。Prakash 等 [18] 预测了陶瓷/
金属复合板在连续 2 次弹道冲击条件下的弹道响应，其侵彻深度、背板变形和陶瓷裂纹扩展模式与实验
结果相符。Shen 等 [19] 通过实验和数值方法分析了粘接层对陶瓷/金属复合装甲抗多发打击弹道性能的
影响，发现粘接层厚度的增大会削弱复合装甲的抗弹能力。He 等 [20] 的实验结果表明，3D 缠绕约束结构
的抗穿透性能下降了 8.84%，但其陶瓷面板的损伤面积减小了 88.08%，从而提高了装甲的抗多次侵彻性能。
目前均布陶瓷球结构的抗单次侵彻性能的研究较多，但是对于梯度陶瓷球复合靶板在子弹多次冲
击下的损伤模式和吸能特性的研究相对较少。本文基于 12.7 mm 弹体侵彻陶瓷球复合靶板的实验结合
数值模拟，研究多发侵彻工况下梯度陶瓷球复合装甲的防弹效果，探讨尺寸、着弹间距以及排列方向等
因素对该靶板抗弹性能的影响。

1 侵彻实验

1.1 靶板的制作与实验设置
选用可发射 12.7 mm 口径穿甲燃烧弹的弹道枪，对梯度碳化硅陶瓷球金属铝复合靶板进行弹道侵
彻实验，整体实验装置的布置如图 1 所示，子弹的入射速度由装药量控制，子弹一般分为全药量弹和半
药量弹，入射角度为 0°，弹芯材料为 T12A 钢，直径为 10.8 mm，长度为 52 mm，其性能如表 1 [21] 所示。子
弹从 12.7 mm 的弹道枪中射出，经过光幕测速系统，最后命中陶瓷球复合靶板。为研究前发损伤区对后
续侵彻行为的影响，设置不同弹速的双发侵彻工况，通过引入初始损伤评估受损靶板的剩余抗弹性能。
同时，基于前发弹形成的损伤区选取着弹间距，并结合实际工程中着弹分布特征进行设置。

12.7 mm ballistic gun Projectile Velocity-measuring instrument Armor plate
图 1 弹道装置测试系统
Fig. 1 Ballistic device test system

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