爆炸冲击波压力的形成测试设备及超压计算方法

当火工品在空气中爆炸时，瞬间产生高温、高压、高速的爆炸产物，周围空气直接受到爆 炸产物的作用，在火工品和空气的界面处爆炸产物在空气中高速向周围飞散，如同一 个超音速活塞一样强烈压缩相邻的空气介质，使其压力、密度和温度阶跃式地升高，形成初 始冲击波。与此同时，由于相邻介质的初始压力很低，因此同时有一个稀疏波从界面向爆炸 产物内传播。一般近似地认为球形火工品爆炸时距火工品中心的距离 r=12r0 (r0  为火工品半径)处空 气冲击波就与爆炸产物分离，独自向前传播，这时空气冲击波阵面压力为 1MPa~2MPa，速 度为 1000m/s~ 1400m/s，随着传播距离的增加，爆炸产物膨胀速度很快衰减，压力也很快减 小；当爆炸产物膨胀到压力等于周围介质未扰动的初始压力 P0  时，膨胀并不停止，由于惯 性的作用产物将继续运动而产生过度膨胀，这种过度膨胀一直延续到惯性消失时为止，此时 其压力已低于周围空气未扰动的初始压力 P0 ，出现了负压区，最后压力随着距离的增加趋 近于周围空气未经扰动的压力、冲击波速度趋近于空气中的声速。典型的空气冲击波压力随 时间变化曲线如图 1。随着空气冲击波的传播，其正压区不断加宽，波阵面的压力和传播速 度迅速下降最后衰减为声波，而冲击波的超压峰值和冲量是研究火工品能量特性的重要指标。

CR6261瞬态信号采集仪

CT400高频压力传感器

下图中△Pm  －冲击波超压峰值，指空气冲击波到达时刻超过环境压力的压力峰值的最 大值△Pm=△Pmax-P0 ；  P0 －环境压力； t+ －正压作用时间，指超压从环境压力升高到它的最 大正超压峰值后再回复到环境压力所需的时间； i+ －正超压冲量

在无限空中爆炸时，空气冲击波超压峰值的经验计算公式(萨道夫斯基公式)：对于球形容器火工品在空中爆炸