Page 112 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 李 腾，等： 头部锥角对弹体高速入水流场变化特性的影响 第 11 期

一致。可知，60°锥头弹体入水后由于肩部表面沾湿及弹道偏转等，所受阻力较大，水中运动 5 m 后速度衰减
最多，约 10.7 m/s。150°锥头弹和平头弹体水中运动稳定阶段，头部顶点压力大小变化相似，差距较小。

表 2 弹体入水后速度、压力变化
Table 2 Variation of velocity and pressure of projectiles after entering the water
弹体模型 入水5 m后速度/(m·s ) 速度衰减/(m·s ) 入水瞬间头部顶点峰值压力/MPa 入水5 m后头部顶点压力/MPa
−1
−1
60°锥头 99.3 10.7 5.1 3.47
90°锥头 103.5 6.5 7.7 4.58
120°锥头 101.9 8.1 12.6 5.08
150°锥头 100.6 9.4 17.9 5.17
平头 99.5 10.5 22.7 5.09

4 结 论

本文中针对双锥段弹体高速入水后的流场变化特性展开了研究，得到的主要结论如下。
(1) 双锥段弹体以 110 m/s 速度垂直入水后，表面空泡对称发展，空泡最大宽度出现的位置逐渐变
深；空泡面闭合后，总长度增加，最大宽度逐渐减小，空泡末端所处位置越深，其向下运动的速度越大，空
泡衰减脱落的程度越强。
(2) 由不同头部锥角弹体高速入水的数值模拟，发现随着空化器头部锥角的增加，弹体入水空泡轮
廓越宽，自由液面喷溅越高，入水初期空泡闭合、弹体表面沾湿的位置也越靠近弹体尾部，水下弹道越稳
定；头部顶点压力峰值越大，弹体速度衰减加快；空泡面闭合的时间推迟，弹体越不容易沾湿，同一时刻
尾空泡越长，水域内涡结构的长度越短。
(3) 60°锥头弹体水中运动时中间锥段始终存在部分沾湿区域，沾湿区域形成了高压，并在后方锥段
表面发生了二次空化，导致形成的尾空泡长度、宽度均较大，速度衰减加快，水中运动姿态发生偏转，弹
道稳定性差；而 120°锥头弹体入水空泡张开良好的同时，入水瞬间头部峰值压力较小，水中弹道稳定，因
此 120°锥头双锥段弹体的入水性能更好。

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