钢板屏蔽燃油的钨锆合金破片引燃过程可分为破片贯穿和破碎粒子引燃两个连续的阶段。整个过程中破片结构内微缺陷和活性物质(Zr)的分布、油气混合结构特征等均具有随机性。因此,破片对屏蔽燃油的引燃撞靶破碎和油气混合物起燃两个随机事件动态关联。
在破片撞靶破碎过程中,贯穿能力和破碎特征是受弹、靶材料力学性能和着靶状态共同影响的。钨锆合金破片穿甲试验中,同弹靶作用条件下破片靶后飞散和反应特征仍存在很大差异的试验现象足以表明:破片结构内微缺陷和活性物质(Zr)的随机分布对破片贯穿能力和穿甲破碎特征有着很大的影响。在油气混合物起燃过程中,燃烧强度是受化学动力学参数和流体力学参数共同影响的。在钨锆合金破片对钢板屏蔽燃油的穿燃实验中发现,同种材料钨锆合金破片在同着靶条件和环境氛围下对模拟靶标的引燃效果同样存在差异,这说明了钨锆合金破片穿甲过程和油气起燃的难以预测性。
因此,针对特定的弹靶作用系统,可采用概率数表征破片引燃这一随机事件发生的可能性,通过全概率公式来描述破片的穿燃能力。根据全概率公式的含义,单枚破片对钢板屏蔽燃油的引燃概率可用下式表示:
式中 Pi——单枚破片对钢板屏蔽燃油的引燃概率;
Pp——单枚破片对钢板的贯穿概率;
P(i|p)——单枚破片贯穿钢板后引燃燃油的概率。
通过式(17-6)获得的概率数值总是针对特定弹靶作用条件的,而无法体现破片密度、着靶速度等对破片引燃可能性的影响。
在通常情况下,可采用贯穿一定厚度靶体所需的比动能、比冲量两个参量综合评价穿甲类弹体的威力。如Lemire M.J.(1993)和Roach L.K.(1994)采用破片在燃油箱内冲击压缩产生的比冲量值作为准则来进行机载燃油箱毁伤的判定。若假定破片贯穿钢板过程中并未发生破碎和质量损失,那么根据动量守恒定律,破片单位时间内动量的变化量等于破片整体所受的平均压力,即:
式中 Faf——破片靶体内运动中受到的平均压力,Pa;
mF——破片质量,g;
vs——破片着靶速度,m/s;(www.daowen.com)
ve——破片出靶速度,m/s;
tp——破片靶内运动时间,μs。
因此,破片靶体内运动受到的平均冲击压力可用下式描述:
式中 AF——破片靶内运动的截面积,mm2。
在此,以单枚破片对钢板屏蔽燃油单位比冲量的引燃概率来表征破片对钢板屏蔽燃油的引燃能力,获得下式:
式中 AF——破片着靶时的横截面积,mm2。
对于试验中所用的φ6 mm×6 mm圆柱形钨锆合金破片,取0°和90°夹角下横截面积的均值为32.14 mm2。根据试验结果,通过式(17-9)获得不同技术状态钨锆合金破片对组合靶标穿燃能力的表征数,见表17-8。
表17-8中,破片以(800±50)m/s着靶速度撞击两类靶标时,B%锆含量的B-Z型破片的穿燃能力表征数均大于其余3种技术状态破片。破片以(1 200±50)m/s和1 600 m/s的着靶速度撞击两类靶标时,A%锆含量的A-QT型和A-Z型破片的穿燃能力表征数均大于B-Z型破片。无论何种着靶速度,破片对钢板屏蔽汽油的穿燃能力表征数总是大于柴油。
上述结果完全反映出了破片对钢板屏蔽燃油的穿燃相关性,同时也说明,只有在适当的着靶速度条件下,不同类型的破片才可能引燃屏蔽钢板后的燃油。
表17-8 破片对钢板屏蔽蘸油棉纱引燃能力表征数
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