基于直径效应的微尺度成型装药射流形成机理研究

《Scientific Reports》：Study on the formation of micro-scale shaped charge jet based on diameter effect

　　

摘要

成型装药射流（SCJ）具有高功率、良好的方向性和广泛的平台兼容性，非常适合用于低过载的微型武器平台。然而，在微观尺度上，装药直径会引入显著的尺寸效应，这些效应无法被传统的成型装药理论所解释，从而导致射流速度被系统性地高估。本研究旨在解决传统理论的局限性，特别是其对微观尺度装药射流速度预测的不准确性。首先通过理论分析和爆轰实验验证了尺寸效应的存在，实验结果证实了装药直径减小时爆轰速度明显降低。在此基础上，结合传统的射流形成理论，对装药内层坍塌速度和射流速度的公式进行了改进。通过使用直径为10毫米的成型装药进行脉冲X射线测试来验证所提出的模型。实测得到的射流尖端速度为[3077.0米/秒]，而传统模型预测的速度为[3921.5米/秒]，改进后的模型预测的速度为[3189.6米/秒]。改进后的模型与实验数据高度吻合，与传统理论相比，预测误差减少了约20%。这些结果为微型尺度成型装药的设计和优化提供了重要的指导。