[科普中国]-聚能爆破

利用药包一端的孔穴来提高局部破坏作用的效应，称为聚能效应，这种现象叫做聚能现象。

定义聚能效应和聚能现象可以通过图1所示的一组实验结果进行说明。实验中所用药包的几何尺寸一样，但装药结构不一样，将所有的药包装置在厚度相同的同一种材质的钢板上。爆破后可以看出：(a)种药包在板上仅炸出一个很浅的凹坑；(b)种药包虽然它的装药重量比(a)药包少，但由于在下端有一个锥形孔穴，爆炸后在板上炸出了一个深几毫米的坑；(c)种药包是在锥形孔穴表面嵌装一个金属锥形衬套(药型罩)，这种药包爆炸后在钢板上炸出一个深达几十毫米的孔。这种利用药包一端的孔穴来提高局部破坏作用的效应，称为聚能效应，这种现象叫做聚能现象。

图2为不同装药结构的药包，引爆后爆炸产物的飞散过程示意图。一个完整的圆柱形药包爆炸后，爆炸产物沿近似垂直于药柱表面的方向，向四周飞散。作用在钢板表面上的仅仅是从药柱一端飞散出的爆炸产物，它的作用面积等于药柱一端的端面面积，见图1(a)和2(a)。但是，一端带有锥形孔穴的圆柱形药包则不同，它爆炸后锥形孔穴部分的爆炸产物飞散时，先向药包轴线集中，汇聚成一股速度和压力都很高的气流，称为聚能气流，见图2(b)。爆炸产物的能量集中在较小面积上，大大提高了聚能效应。聚能气流不能无限地集中，而在离药柱端面某一距离F处达到最大的集中，以后又迅速飞散开了。如果设法把能量尽可能转换成动能形式，就能大大提高能量的集中程度。提高动能的办法是在锥形孔穴的表面嵌装一个形状相同的金属药型罩(见图2(c))。这样爆炸产物在推动罩壁向轴线运动过程中将能量传递给药型罩。由于金属的可压缩性很小，因此内能增加很少，能量的极大部分表现为现代爆破技术动能形式，这样就可避免由于高压膨胀引起的能量分散nli使能量更加集中，形成一股速度和动能比气体射流更高的金属射流，从而产生极大的穿透能力。1

影响聚能药包爆破威力的因素聚能药包由炸药、药形罩、隔板、壳体、引信和支架等部分组成，其作用及对聚能药包威力的影响分述如下。

1．炸药

炸药是聚能爆破的能源，炸药的爆压越大，聚能弹威力越大；为得到高爆压，需高爆速、高密度的炸药。常用炸药有梯恩梯、黑索金、8321炸药等，装药方法有熔铸，塑装和压装多种。

2．药型罩

药型罩的作用是把炸药的爆炸能转化成罩体材料的射流动能，从而提高其穿透和切割能力。药型罩的材料必须满足四点要求，即可压缩性小、密度高、塑性和延展性好，在形成射流中不汽化。大量试验证明，用紫铜制作药型罩效果最好，其次为铸铁、钢和陶瓷。

药型罩的形状多种多样，主要有轴对称型，如圆锥形、半球形、抛物线形和喇叭形等；面对称型，常见的有用于切割金属板材的直线形和用于切割管材的环形聚能罩两种；中心对称型，这种球形聚能药包，中心有球形空腔和球形罩，球形罩外敷设炸药，若能在瞬间同时起爆，可在空腔中心点获得极大的能量集中。在工程中常用的是轴对称型和面对称型两类药型罩。

3．隔板

隔板的作用是改变爆轰波的形状，提高射流头部的速度。设计合理的隔板，可使射流头部速度提高25%，穿孔深度提高15%-30%。

隔板材料一般用塑料和木料等惰性材料，也有用低爆速炸药当作隔板的，直径不小于药包最大直径的一半，其位置、厚薄、大小均可按爆轰波理论进行计算，选出最优值。

4．壳体

壳体会影响爆轰波的阵面形态，可以减弱稀疏波的作用，有利于能量有效利用，但控制不好会造成“反向射流”现象，反而减弱了射流强度，所以聚能弹也有一些不用外壳的。

5．支架

支架的作用是保证最佳炸高。炸高的定义是聚能药包底面(即药形罩底线)到穿孔目标的最短距离。最佳炸高根据聚能弹设计决定，一般是药型罩底部直径的1~3倍。1

本词条内容贡献者为:

杨明 - 副教授 - 西南大学