常规武器破坏效应图解——炸弹破片效应

在第一期的文章中，我们重点描绘了弹头爆炸初期的破壳阶段，本期则介绍弹片飞散直至落地的过程。弹片在爆轰产物的推动下获得初始速度后，沿从弹心出发的径向高速向外飞散；当弹片跑到空气冲击波前面之后，就失去了推力而依惯性继续前进；在空气阻力和摩擦力的作用下，弹片速度逐渐降低；在没有碰到障碍物的前提下，最后弹片受重力影响而落到地面上。这样一来，每个弹片的飞行轨迹初期是直线，后来过渡为抛物线；

常规武器破坏效应图解——弹头破壳后的早期图像

在未来高技术战争中，精确制导常规弹头将是人防工程的主要威胁，全面了解常规弹头的各种破坏效应，对人防工作者大有裨益。从本期开始，特邀中国工程院杨秀敏院士撰写专栏文章，介绍他的几名博士生在这一领域中的研究成果，以数值模拟的连续图象为主，辅以简明扼要的文字叙说，向读者介绍常规武器破坏效应的知识，以达到普及科学知识的目的。

常规武器破坏效应图解——穿廊式出人口的消波功能

由于精确制导常规武器的命中精度很高，弹头可能会落到人防工程的出口附近甚至口内爆炸，使强烈的空气冲击波摧毁防护门而进入工程内部，对人员和设备造成杀伤或破坏。为消除这种隐患，必须改变出入口单向直通内部房间的设计布局。

封闭空间内爆炸效应

当常规弹头侵入地上或地下的房间之内爆炸时，所产生的空气冲击波将在四壁及顶、底板之间往复反射，使超压值升高，其破坏效果比在空旷地爆炸时严重得多。为使问题简化，我们把房间视为全封闭的矩形空间，炸弹在其中心位置爆炸，则通过数值模拟可以得出各壁面上爆后不同时刻的超压分布情况如图1所示。可以看出，由于多次反射、碰撞的结果，

炸弹对板柱构件的破坏

常规炸弹侵入地面建筑或地下空间后，不可避免的会碰到板、梁、柱等结构构件，其相互作用的过程值得我们深入探讨。 当弹丸贯穿单层钢筋混凝土楼板时，除对楼板造成局部破坏外，其本身速度也会有所降低，弹体也会发生一定角度的偏转（图1）。当弹丸连续贯穿多层楼板时，其速度总衰减量小于一次贯穿等厚度单层楼板时的衰减量，而弹体总偏转量比一次贯穿等厚度单层楼板时的偏转量稍大些。

装药爆炸效应

当弹丸侵彻过程停止下来、动能消失后，装药随即发生爆炸。若爆心位于岩土介质表面时，则被称为触地爆炸。此时，在爆炸产物的强烈作用下，爆心邻近的岩土表层部分介质向上飞散，爆心下方的岩土介质受压破碎并产生塑性变形，从而出现一个颇大的可见弹坑。通过三维有限元数值模拟计算，可以得到触地爆炸后不同时刻介质密度的变化图像，如图1所示，它形象地描绘了爆心下方形成弹坑的过程。

爆炸震塌效应

当常规弹头落到有限厚度的岩层或钢筋混凝土板（如楼板）表面爆炸时，将产生爆炸震塌效应。通过用不同药量的装药在不同厚度的钢筋混凝土靶板上进行爆炸试验可以看到，在装药爆炸作用下，靶板分别出现爆炸成坑、爆炸震塌、爆炸贯穿、爆炸冲切四种典型破坏形态。图1是模型试验中靶板破坏形态的实物照片，图2是根据试验结果归纳出的四种典型破坏形态的剖面图。

异型遮弹层的抗侵彻功能

介绍过常规弹头的各种杀伤破坏因素之后，再推荐两种重要的抗常规武器破坏的防护技术：一是在人防指挥工程上方地表构筑遮弹层，阻止弹头接近地下结构甚至侵入结构内部爆炸，二是改善人防工程出入口形式，避免爆炸空气冲击波直接传进地下空间。如果能够妥善解决上述两项关键难题，就可以基本保障人防工程内部人员和设备在常规武器袭击下的安全。

弹丸侵彻效应

前三期介绍了常规弹头空中爆炸后的效应，它只对地面建筑和暴露人员造成威胁。为了破坏敌方深埋于地下的硬目标，现代精确制导常规弹头的特点之一就是具有一定程度的钻地能力。本文单独描述常规弹丸从击中地表开始到在地下深处爆炸前的侵彻过程。

空气冲击波效应

若常规弹头在落地前爆炸，除弹片之外还将产生球形的空气冲击波向四周传播。在这个移动的波阵面前方是静止的空气，当波阵面到达该地时，空气压力将瞬时升高而远超过大气压力，故称为超压，在波阵面后方则是沿着波前进方向快速流动的空气团一一阵风，它对障碍物所产生的压力称为动压。超压和动压及其冲量是空气冲击波的主要杀伤破坏因素。