ANSYS适应新型串联战斗部要求的随进子弹研究(3)
2.2 随进子弹受冲击波超压作用影响分析
2.2.1 引言
前级装药爆炸后形成的空气冲击波会对随进子弹产生超压的作用，其破坏作用可能损坏第二级弹体，并可能引爆第二级装药。随进子弹内装药8701的冲击起爆压力为2.9GPa，但从理论上来说，一般情况下压力达到103MPa的量级可能引爆装药，500~600MPa的冲击压力就有可能对随进弹体造成影响[12]，故冲击波超压是随进子弹所受到的最主要的影响因素。
2.2.2 炸药爆轰理论
炸药是一种亚稳态物质，分为气体、液体和固体三类。在一定外界条件的影响或刺激下，炸药会发生化学反应。根据外界条件的不同，炸药的化学反应分为热分解、燃烧和爆炸三种形式。爆炸是一种最激烈的化学反应，并且以爆炸波的形式进行。如果爆炸的传播速度是恒定的，称为爆轰。炸药在爆轰后所生成的产物称为爆轰产物。在爆轰完成的瞬间，炸药所释放出的化学能转化为爆轰产物的内能，且几乎全部集中在爆轰前炸药所占体积内，因此形成局部高能量密度。随后，产物迅速膨胀，对周围介质做功，并可在周围介质中产生很大的冲击压强。
当一定强度的冲击波在炸药中传播时，首先把炸药压紧，同时使炸药的温度升高。这种冲击压紧和加热的作用，形成了被压紧的炸药发生化学反应的条件，因而使炸药迅速地分解为相应的分子、离子、原子或原子团，这就是炸药的爆轰现象。由于这种高速的放热反应使爆轰产物迅速发生热膨胀，所以反应后物质的密度下降，且反应区内压强降低。整个反应过程一直持续到被压紧的炸药全部转变为爆轰产物为止[20]。
2.2.3 爆轰波的接触爆炸作用
在接触爆炸时，物体首先接触到的是爆轰波前沿的冲击波。这就是所谓的爆轰冲击波。当物体受到爆轰冲击波的作用时，必然要形成一个冲击波由界面传到物体内，即透射现象。于此同时也会向爆轰产物内反向传入一个冲击波或膨胀波，即反射现象。爆轰波的接触爆炸作用就是爆炸冲击波传到炸药与物体接触界面的瞬时，爆轰冲击波在炸药与物体界面上的透射情况，主要讨论从接触界面传入物体的初始值问题。
本问题讨论的前提条件为[21-22]：
（1）模型是一文平面冲击波入射的情况；
（2）认为爆轰波阵面上的参数就是C-J参数；
（3）不去考虑在爆轰波阵面后面跟进的稀疏波，即爆轰波阵面后仍保持C-J参数不变。
反射回产物中的波是冲击波还是膨胀波，取决于炸药和介质双方的性质。反映这一性质的特性参数称为冲击阻抗，即为物体的初始密度与冲击波速的乘积（ρ0D）。如果炸药的冲击阻抗大于介质的冲击阻抗，则界面处初始压强小于爆轰波阵面压强（Px<PH），爆轰产物流场中将反射一个膨胀波。反之（Px>PH)，则反射一个冲击波。若二者冲击阻抗相等，则界面上不发生反射现象，入射波强度不变地传入介质中去。
（1）反射减弱情况（Px<PH）
先考察爆轰产物的膨胀过程。当爆轰波传至分界面但尚未发生膨胀时，产物的质点速度为：
(2.2.1)
其中：γ——爆轰气体的多方指数
D——装药爆速
由于膨胀波传入，产物发生等熵膨胀，使产物得到一个附加速度ur，满足：
(2.2.2)