高速碰撞条件下，活性复合结构侵彻体依靠动能、活性芯体径向膨胀效应和爆燃反应联合作用，对目标造成高效毁伤，且侵彻体动力学响应特性、目标毁伤效应显著受弹靶结构参数、靶板材料类型、弹靶作用条件等因素影响。

1.侵彻体结构参数影响

为分析弹靶结构参数对活性复合结构侵彻体毁伤效应影响规律，基于活性复合结构侵彻体侵彻理论，对壳体厚度h为2.5～8.75 mm的侵彻体垂直侵彻15 mm均质装甲钢靶板过程进行分析。碰撞速度1 000 m/s，侵彻体直径25 mm、长度100 mm，合金钢壳体厚5 mm，活性芯体长95 mm，材料参数列于表2.9。

表2.9　弹靶材料参数

图2.29　不同壳体厚度条件下芯体不同位置轴向压力时程曲线

不同壳体厚度条件下芯体不同位置轴向压力时程曲线如图2.29所示，不同位置壳体径向速度随时间变化曲线如图2.30所示。可以看出，在相同碰撞速度下，壳体越厚，径向速度越低，且产生径向速度的壳体长度也越短。主要原因在于，壳体厚度的增加，直接导致芯体直径变小，膨胀效应明显减弱，导致壳体微元径向加速度降低。另外，壳体厚度增加，意味着相同位置处，需要加速的壳体质量增加，进一步降低了壳体的径向速度。而产生径向速度的壳体长度变短，主要是由于随着壳体厚度增加，芯体直径变小，侧向稀疏波会更快追赶上芯体内冲击波并卸载，导致冲击波扫过的芯体长度变短。

图2.30　不同位置壳体径向速度随时间变化曲线

不同壳体厚度条件下，芯体内应力峰值随弹靶界面距离变化如图2.31所示。从图2.31中可以看出，相同碰撞速度下，虽壳体厚度不同，但芯体内应力峰值基本保持一致；随观测点与弹靶分界面距离增加，壳体较薄时的芯体率先卸载，壳体较厚时芯体则在更短距离处完全卸载。主要原因在于，从壳体表面回传的侧向稀疏波到达芯体所需时间较短，但进入芯体后，稀疏波在芯体内传播速度较低，导致薄壳体时芯体内稀疏波传播时间要长于厚壳体时。因此，厚壳体时，虽卸载较晚，但在弹靶界面处却更快完成对冲击波卸载。活性芯体冲击激活阈值为3.6 GPa时，如图2.31中黑色横线所示，在当前碰撞速度下，壳体越厚，活性芯体反应度越高。

图2.31　芯体内应力峰值随弹靶界面距离变化

不同壳体厚度条件下，活性复合结构侵彻体贯穿靶板后壳体径向位置如图2.32所示。图2.32中纵坐标12.5 mm处的黑色水平线为侵彻体初始半径位置；曲线虚线部分表示该部分壳体所对应活性芯体已被激活，穿靶后这部分壳体将脱离剩余侵彻体形成靶后破片；实线部分表示剩余侵彻体部分壳体半径。从图2.32中可以看出，在当前碰撞速度下，随着壳体厚度增加，径向膨胀半径减小，被激活芯体长度略微增加，剩余侵彻体长度减小。

图2.32　穿靶后壳体半径与位置

活性芯体爆燃率和径向膨胀随壳体厚度变化如图2.33所示。在1 000 m/s碰撞速度下，随壳体厚度增加，活性芯体爆燃率略有提高，剩余活性芯体半径显著减小。主要原因在于，壳体厚度增加，壳体对芯体约束力增加，同时芯体直径减小，挤压后对壳体的作用力也减小，导致壳体变形小。

穿靶后碎裂壳体长度及其最大径向飞散速度随壳体厚度变化如图2.34所示。随壳体厚度增加，用于形成靶后破片的壳体长度增加，但穿靶后所形成破片的径向飞散速度却明显减小。主要原因在于，在此碰撞速度下，壳体厚度增加导致被激活活性材料长度增加，更多壳体形成靶后破片。但与此同时，由于壳体厚度增加，活性芯体直径减小，挤压造成的径向膨胀与被激活反应活性材料质量减少，导致材料反应对壳体径向飞散贡献降低。(www.daowen.com)

图2.33　活性芯体爆燃率和径向膨胀随壳体厚度变化

图2.34　穿靶后碎裂壳体长度及其最大径向飞散速度随壳体厚度变化

2.靶板结构参数影响

为分析靶板结构参数对活性复合结构侵彻体响应行为影响，基于活性复合结构侵彻体侵彻理论，对侵彻体垂直侵彻厚度3～25 mm靶板响应行为进行分析，侵彻体速度1 000 m/s，壳体厚度5 mm。

靶厚15 mm条件下，侵彻体芯体内应力和壳体径向速度变化如图2.35所示，芯体应力峰值及侵彻体剩余速度变化如图2.36所示。由于活性芯体内应力衰减的主要原因是侧向稀疏波，靶板厚度的增加仅影响轴向稀疏波，因此靶板厚度变化未对芯体内应力随时间变化产生影响，如图2.35（a）所示，并与图2.29（b）一致。但如图2.36（b）所示，靶板厚度增强会显著影响活性复合结构侵彻体剩余速度。随靶板厚度增加，轴向剩余速度显著减小。

图2.35　侵彻体芯体内应力和壳体径向速度变化

图2.36　芯体应力峰值及侵彻体剩余速度变化

贯穿不同厚度靶板后，侵彻体不同位置处壳体半径变化如图2.37所示，图中纵坐标12.5 mm处的水平实线表征活性复合结构侵彻体初始半径；曲线虚线部分表示该部分壳体对应活性芯体已被激活，穿靶后这部分壳体将脱离剩余侵彻体形成靶后破片，实线部分表征膨胀后的剩余侵彻体部分壳体半径。从图2.37中可以看出，随靶板厚度增加，壳体径向膨胀效应更显著。虽靶板厚度不同时，壳体达最终径向速度相同，但随靶板厚度增加，侵彻时间增长，导致壳体可获得更显著径向膨胀。另外，靶板厚度不同时，穿靶后剩余侵彻体长度基本相同，主要原因是靶板厚度变化并不影响芯体中应力峰值变化。

图2.37　靶板厚度对穿靶后壳体半径影响

靶板厚度对活性芯体爆燃率和径向膨胀影响如图2.38所示。从图2.38中可以看出，在1 000 m/s碰撞速度下，随靶板厚度增加，活性芯体爆燃率基本保持不变。主要原因在于，靶板厚度变化不影响应力峰值及应力卸载，因此爆燃率未发生显著变化。此外，剩余侵彻体径向膨胀随靶厚增加而增大，主要原因是靶厚增加延长了径向膨胀作用时间，从而使侵彻体产生更大的径向膨胀。

图2.38　靶板厚度对活性芯体爆燃率和径向膨胀影响