Page 128 - 《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

图 13 给 出 了 不 同 着 弹 间 距 条 件 下 负 梯 度 陶 瓷 球 复 合 靶 板 第 1 层 陶 瓷 球 的 损 伤 分 布 情 况 。 当

L=80 mm 时，2 次冲击互不影响，2 发弹体侵彻分别形成较为完整的损伤区域，其损伤半径分别为 6.5 和
10.0 mm。随着着弹间距的减小，2 发弹体侵彻形成的损伤区域出现重叠，后发弹体侵彻过程容易受到前
发弹体损伤区的影响，从而使后发弹体在侵彻过程中发生偏转，如图 14 所示。

Damage Damage

1.0 1.0
0.9 0.9
0.8 0.8
0.7 0.7
0.6 R 1 =6.5 mm 0.6 R 1 =6.5 mm
0.5 R 2 =7.0 mm 0.5 R 2 =8.0 mm
0.4 0.4
0.3 0.3
0.2 0.2
0.1 0.1
0 0
(a) L=10 mm (b) L=15 mm
Damage Damage
1.0 1.0
0.9 0.9 R 1 =6.5 mm
0.8 0.8
0.7 0.7
0.6 R 1 =6.5 mm 0.6
0.5 0.5
0.4 R 2 =9.0 mm 0.4
0.3 0.3
0.2 0.2 R 2 =10.0 mm
0.1 0.1
0 0
(c) L=20 mm (d) L=80 mm
图 13 不同着弹间距下的第 1 层陶瓷球的损伤分布
Fig. 13 Damage distribution of the first layer of ceramic balls at different impact spacings

F
Unbalanced
force

V p=3 584.75 mm 3 V n=3 805.13 mm 3
(a) Positive gradient (b) Negative gradient
图 14 正负梯度结构中第 1 发弹的损伤区域对比
Fig. 14 Comparison of damage zones of the first bullet in the positive and negative gradient structures

与正梯度结构相比，负梯度陶瓷球复合靶板在多次侵彻工况下表现出更明显的损伤扩展趋势。由
于负梯度结构表层采用大尺寸陶瓷球，其在前发弹体侵彻中易产生更大范围的破碎与裂纹扩展，从而显
著扩大初始损伤区。且当后发弹体入射时，更容易落入损伤区域，导致靶板对弹体的抗侵彻能力降低。
相比之下，正梯度结构通过在表层布置小尺寸陶瓷球，可有效限制初始损伤区尺度，如图 14 所示，V 和
p
V 分别为正梯度和负梯度陶瓷球复合靶板在第 1 发侵彻后形成的损伤体积。由于初始损伤区的有效受
n
限，正梯度结构在多次侵彻过程中仍能维持较高的结构完整性和较高的抗弹性能。

4 结 论

采用侵彻实验和数值模拟相结合的方法，系统研究了梯度碳化硅陶瓷球金属铝复合结构靶板在标
准 12.7 mm 穿甲燃烧弹侵彻下的抗弹性能，得到的主要结论如下。

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