空中爆炸

空中爆炸
空中爆炸指炸药、炮弹、炸弹(包括核弹)和导弹等在距地面或水面一定高度处的爆炸。炸后在空气中形成冲击波 (即激波),向四周传播,碰到地面经过反射后沿地面传播。冲击波遇到物体时发生反射,同时物体受到冲击载荷。冲击波和炸弹碎片是常规武器的杀伤和破坏的手段。在核爆炸的多种杀伤和破坏因素中冲击波也是主要的。

内容介绍

冲击波的传播  冲击波相对于它前面的未扰动空气来说是一个具有很陡的压强、很高的密度和质点速度以及温度变化的突变锋面,这个锋面称为冲击波阵面。它以超声速传播,并在传播过程中逐渐衰减为声脉冲,最后消失。距爆心一定距离处的冲击波压强随时间变化的理想波形如图1所示。在t1时刻冲击波到达某点,该点压强和质点速度都突然升高到最大值。波阵面后超过未扰动大气压p0的这部分压强称为超压Δp,阵面上最大超压称为超压峰值ΔpS;以一定速度运动的空气冲击物体产生的单向压力称为动压q,峰值为qS,单位为千克力/厘米2。随着冲击波逐渐扫过该处,超压和质点速度(动压)逐渐降低,在t2时刻,正相过程结束(正相的持续时间为τ+),此时超压Δp=0,超压和质点速度均恢复到未受扰动时大气的相应值。紧接着负相开始,此时波阵面后空气的压强低于未扰动大气压,二者之差称为负压。负压的最大值为Δp-;质点的运动方向同冲击波运动方向相反。在t3时刻,负相结束(负相持续时间为τ-),大气恢复到未扰动时的状态。图1所示的波形也是物体受到冲击波作用的全过程。冲击波的杀伤和破坏作用主要由超压、动压的大小和持续时间长短来决定,或用超压冲量I表征,I定义为,即为波形中正相区的面积(图1中阴影部分)。
冲击波在自由大气中的传播规律  实践表明,点源和球源爆炸理论可以分别描述核爆炸和具有一定体积的炸药爆炸的冲击波传播规律。量纲理论分析和大量实测结果表明,不同药量的爆炸遵循几何相似律:在同一种介质中两个药量分别为Q1、Q2的爆炸,在不同距离R1、R2上超压相同的条件是比例距离相等,即。由此可得超压仅为比例距离的函数,即。描述冲击波的其他参量(冲击波速度、质点速度等)亦遵循类似的关系式。根据球形TNT装药的大量实验,得出比例距离满足时冲击波阵面上超压峰值的经验公式