亚毫米颗粒侵彻肥皂靶标的空腔特征与致伤阈值

肥皂靶标广泛应用于创伤弹道领域,作为生物目标等效靶,以观察伤口通道的破坏特征评估弹药的潜在伤害,但目前尚缺乏低附带毁伤弹药的亚毫米颗粒毁伤元对生物目标的损伤标准。采用量纲分析方法确定侵彻空腔的成形特征,根据颗粒驱动试验获得肥皂靶标的实际创伤弹道表现,并结合数值模拟分析亚毫米颗粒的侵彻空腔演化规律,建立亚毫米颗粒对肥皂靶标的临界损伤条件。研究结果表明:亚毫米颗粒侵彻肥皂靶标产生以入口直径和空腔深度来表现的圆锥状空腔,不同密度、粒度和速度的亚毫米颗粒侵彻肥皂靶标产生的空腔存在明显差异,空腔特征与比动能相关;随着颗粒材料密度、粒度和速度的增加,侵彻肥皂靶标产生的空腔容积随之增加,颗粒粒径越大,对肥皂靶标的侵彻深度越深,入口直径扩展至颗粒粒径的2.0~2.5倍;参考常规破片杀伤标准,等效计算不同粒径亚毫米颗粒对肥皂靶标的致伤及不同侵彻深度的能量密度阈值,发现亚毫米颗粒侵彻的能量密度需要超过0.83 J/cm^(2)才能对肥皂靶标造成损伤。数值模拟、试验测试和理论分析结果吻合较好,影响规律具有一致性,研究结果可为低附带毁伤战斗部设计及效应评估提供理论参考。

钢球对肥皂靶的撞击试验

为研究投射物对生物体的致伤效应,采用肥皂作为生物体模拟物,开展了Φ3.0mm的钢球高速(0.96和1.88km/s)及超高速(3.52和4.98km/s)撞击肥皂靶的试验,获得了肥皂靶在钢球撞击下的损伤特征及其破坏规律。结果表明:高速试验条件下,钢球对肥皂靶的损伤主要表现为贯穿效果;超高速试验条件下,钢球撞击肥皂靶形成大尺寸半球形弹坑,其对肥皂靶的损伤表现为2个方面:一是大尺寸弹坑导致的"体积移除",二是受超高速撞击的强烈冲击波影响,肥皂靶的破坏区域大于弹坑区域。

柱形钢质破片侵彻肥皂靶的弹道特征研究

目的研究不同速度和长径比破片的创伤弹道学特点,为高速破片伤的临床救治提供参考。方法采用肥皂靶20块,分别在速度1 900m/s、1 100m/s、500m/s下用长径比为1的破片和速度1 100m/s下用长径比为0.5、1、2的破片对其进行正向冲击试验,观察各组破片侵彻肥皂靶的弹道学特点,分析其差别和弹道规律。结果破片长径比为1时,随着破片飞行速度增大,其弹道入口直径、弹道深度和弹道容积均不同程度增大,但弹道深度增大程度较小;速度为1 100m/s时,随着破片长径比增大,其弹道入口直径减小,弹道深度增大,弹道容积变化趋势不明显。结论破片飞行速度和其长径比在不同程度上影响其弹道直径、弹道深度和弹道空腔容积,这对由其导致战创伤的诊断和救治具有重要参考意义。

超高速钢球打击肥皂与生物靶标的创伤弹道特点研究

通过对比研究不同速度钢球打击肥皂靶和生物靶的创伤弹道表现,探讨二者在超高速破片打击下的动态响应异同。采用不同速度(1000 m/s、2000 m/s、3000 m/s、4000 m/s)的0.72 g钢球分别打击肥皂靶和实验动物后肢肌肉丰满处。打击后观察靶标的弹道学表现,包括出入口大小、伤腔形状和大小、动物肢体损伤范围和损伤程度。研究结果表明:从1000 m/s到4000 m/s,随着钢球速度的增加,伤道入口越大,伤道出口从1000 m/s到3000 m/s逐渐增大;在4000 m/s速度时,投射物未能穿出软组织,形成半球形伤腔;钢球以1000 m/s速度打击肥皂时形成直径为5 cm的入口和直径0.6 cm大小的出口圆锥体;2000 m/s速度打击肥皂时形成直径为16 cm的入口和出口直径3 cm大小的圆锥体;4000 m/s速度打击肥皂时形成25 cm×25 cm×17 cm的半球形坑,未击穿肥皂;从弹道入口为起始点,以1 cm为间距分别测量的动物瞬时空腔、动物伤腔和肥皂空腔不同伤道深度上剖面投影的直径大小。对比相同速度钢球打击下剖面直径变化曲线,发现不同速度下伤道深度5~10 cm处肥皂空腔和动物的瞬时空腔的剖面直径相近。在超高速钢球打击下,肥皂靶形成的空腔与生物靶形成的瞬时空腔在伤道前端大小近似,可见肥皂靶可以一定程度上反映超高速钢球的生物杀伤效应。