钨锆合金破片能否将钢屏蔽板后的燃油引燃取决于其贯穿靶体后释放出的化学能。为分析钨锆合金破片对钢板屏蔽燃油的引燃性能，选取φ7mm球形93W钨破片（3 g），φ9mm球形GCr15钢破片（3 g）和φ6mm×6mm圆柱形A-Q、A-QT、A-Z和B-Z型钨锆合金破片，对6mm厚Q235A钢板屏蔽燃油进行引燃试验。

（1）靶标设计

设计“屏蔽钢板+蘸油棉纱组合靶标”和“储油罐模拟靶标”两种试验用靶标。其具体结构如下：

①屏蔽钢板+蘸油棉纱组合靶标。靶标由6 mm厚Q235A钢板和板后一定距离悬挂的蘸油棉纱组成。试验中Q235A钢靶尺寸为500 mm×500 mm×6 mm（长×宽×厚），而棉纱所蘸油料为90号汽油和0号柴油两种。蘸油棉纱在空气中放置不少于30 s后进行试验。棉纱与屏蔽钢板之间分为有间隔和无间隔两种工况，其中有间隔工况的间隔尺寸为100 mm。靶标结构如图17-19所示。

图17-19　屏蔽钢板+蘸油棉纱组合靶标

（a）无间隔；（b）有间隔

②储油罐模拟靶标。靶标由Q235A钢板和有机玻璃板组合构成立方体容器，具体尺寸为500 mm×350 mm×450 mm（长×宽×高）。容器上端口无任何遮盖板，完全开口，底部为6 mm厚Q235A钢板，四周3面为6mm厚Q235A钢板，正对高速录像一面为15mm厚的可置换透明有机玻璃板。容器内放入最不易挥发的柴油，在空中放置不少于15 min后开始试验。靶标结构如图17-20所示。

图17-20　储油罐模拟靶标

（2）试验系统

采用12.7 mm滑膛弹道枪加载，按0°着角，以（800±50）m/s为基础进行不同着靶速度穿燃试验。弹道枪、铝箔通断测速靶与靶架一字排布，靶架上通过螺丝钉固定两种靶标，如图17-21所示。通过改变发射药量来调整破片的抛射速度，且抛射速度控制在700～1 700 m/s。每发试验破片着靶速度由铝箔靶获得。高速录像拍摄频率为40 000幅/s，即获得每幅图片的时间间隔为25μs。

图17-21　试验用两种靶标

（a）屏蔽钢板+蘸油棉纱组合靶标；（b）储油罐模拟靶标

（3）试验结果

弹道枪加载破片针对93W、GCr15钢、A-Q、A-QT、A-Z和B-Z共6种材料破片进行不同着靶速度条件下对靶标的撞击试验。由屏蔽钢板+蘸油棉纱组合靶标的破片引燃试验可知，不同材质破片在靶后作用下的响应特征和引燃结果截然不同，如表17-6所示。(www.daowen.com)

表17-6　屏蔽钢板、蘸油棉纱对不同破片的撞击响应特征

续表

试验结果表明：

①93W和GCr15钢质破片贯彻钢板后基本无闪光。即使靶前闪光长达1 ms，也无法引燃蘸有油料的棉纱。这也是惰性破片难以引燃屏蔽钢板后燃油的主要原因。A-Q型破片撞击钢板后同样难以形成长时间、大范围的板后闪光，也无法引燃蘸油棉纱。因此，惰性破片及A-Q型钨锆合金破片即使以1 600m/s左右的速度撞击靶标，在贯穿钢板后破碎形成的碎块活性较弱，反应释放出的热量不足以引燃棉纱或油气混合物。

②A-Z和B-Z型破片贯穿钢板后均可在靶后形成长时间、大范围闪光，具备引燃蘸油棉纱的条件；但对于B-Z型钨锆合金破片，即使以1 200 m/s左右的速度撞击靶标，结构体的大部分仍在钢板前发生破碎，能量大部分在靶前即释放，贯穿钢板的破碎块释放的能量有限。因此，也难以百分百地引燃蘸油棉纱。

③在蘸油棉纱与屏蔽钢板之间无间隔条件下，破片在贯穿靶体的冲塞阶段受到靶后棉纱的弱约束，塞块及飞散出的破碎群湮没在棉纱中，大量破碎块在棉纱内发生反应放出大量的热量，引燃蘸油棉纱；在蘸油棉纱与屏蔽钢板之间有间隔条件下，破片贯穿无弱约束的靶体后，塞块及大量破碎块撞击棉纱，棉纱内的油滴因撞击喷溅而出，与空气混合，在棉纱后形成大范围油气混合物，此时反应破碎块从棉纱间隙穿过后引燃油气混合物，并沿油气喷溅路径形成大面积火焰，引燃蘸有油料的棉纱。无论中间过程有何差别，两种条件下最终的引燃效果是相似的。

在储油罐模拟靶标的破片引燃试验中得到的不同材质破片在靶后作用下的响应特征和引燃结果如表17-7所示。

试验结果表明：A-Q、A-QT、A-Z和B-Z型共4种材质破片均可贯穿屏蔽钢板后引燃油罐模拟靶标内的柴油上方的油气混合物，但难以完全引燃箱体内的燃油而形成大面积着火。此外，油气混合起燃过程所需的时间与靶后飞散破碎块反应的剧烈程度具有相关性。A-Q型破片靶后破碎形成碎块少、反应不剧烈，靶后火光先灭后亮的起燃特征明显。另外，锆含量较少的破片易在箱体后板壁面上留下大量碎块冲击产生的凹坑，而锆含量较多的破片中可燃物的增加虽降低了其对屏蔽钢板的穿透概率，但对起燃概率的提高是毋庸置疑的。

表17-7　储油罐模拟靶标对不同破片的撞击响应特征

综上所述，钨锆合金破片对钢板屏蔽燃油能否引燃，既与破片贯穿屏蔽钢板后能量释放特征有关，又与燃油的状态有关。燃油是一类碳氢化合物（CxHy），其组成不含氧（O）元素。燃烧的本质是物质快速氧化，产生光和热的化学过程，可燃物、氧化物和燃点（热量）缺一不可。燃油起燃过程中破片在靶后释放的能量只是激发可燃物（挥发的燃油蒸气）与氧化物（氧气）发生剧烈化学反应的热量条件。这个条件并不是恒定的，而是随油气混合物内部温度和压力的变化而变化的。钢板屏蔽的燃油并不是封闭的，油气混合物自然也不是孤立存在的，其内部的温度和压力的变化总是与外部环境氛围相联系的。在本试验中，模拟燃油箱内含油量多，油层面积大，挥发出的油蒸气体积势必大于同条件的蘸油棉纱。这也是同条件下组合靶标和模拟靶标内燃油在A-Q型破片冲击下起燃结果不同的原因所在。同时，半密闭模拟燃油箱靶标后板阻挡了已形成火焰的延续，减少了能量释放的空间，增加了破碎块起燃油气混合物的概率，但棉纱的存在使燃油由起燃到彻底燃烧着火变得更为容易。因此，大量的燃油存在利于起燃，而棉纱的存在有利于起燃后燃烧的发展。

此外，在破片对钢板屏蔽燃油的引燃试验中，无论是蘸油棉纱，还是实际油品，燃烧的形式与明火点燃是相似的，但起燃方式是有所差异的。明火点燃因输入能量的充裕总是在瞬间完成的，油气混合物在反应颗粒（碎块）有限的能量释放量下的起燃总是由点向四周不断扩散的过程，即使在热力学条件满足的前提下，熊熊大火的燃起也需要一个毫秒量级，甚至秒量级的时间间隔。在这段时间内能量的持续供给是重要的，也是必需的，因为油气的化学反应过程中产生的CO2和H2O气体有相当强的吸收和发射热辐射能的能力。这与热壁面条件下油气的着火是相似的，因为从闪点到着火点温度的升高是跨越式的，这个过程总是需要能量的供给，同时也是需要时间的。当油层表面的油气、反应颗粒（碎块）以及棉纱等可燃物燃烧放出的热量略大于散失到外界环境中的热量时，温度总是在递增的，油品着火温度的超越只是个时间问题，持续燃烧最终是可以发生的，如蘸油棉纱的引燃；但当可燃物燃烧放出的热量小于散失到外界环境中的热量时，油品的着火温度难以达到，油气的燃烧最终还是会熄灭的，如内装柴油的模拟靶标总是难以被引燃。研究表明：非密闭燃油箱内油品表面温度的持续提升需要更多能量的供给，依靠单枚破片撞击下输出的能量引燃燃油是很困难的。

因此，钢板屏蔽油气的最终引燃取决于破片靶后的能量释放特征与油气浓度分布结构，而两者的适当匹配是引燃燃油的决定性因素。此外，油气混合物内是否含有棉纱、木头、杂草等其他易燃物也会对燃油的引燃过程和结果产生重要的影响。