超高速碰撞2A12铝撞击点附近的辐射特性研究
Study on the Characteristics of Radiation near the Impact Point Forlight Flash Produced by Hypervelocity Impact on 2A12 Al Plate
当弹丸高速碰撞靶板时,在弹丸与靶板接触的碰撞点处产生极端条件,弹丸与靶板材料受到冲击、剪切、粉碎并经历快速的压力和温度变化,被加热的材料达到足够高的温度将产生发光,这种现象称为碰撞"闪光",闪光是碰撞初始条件和弹靶材料性质的"指纹".为了揭示超高速碰撞2A12铝板产生闪光的辐射特性,本文利用建立的瞬态光纤高温计测量系统和超高速相机成像系统结合二级轻气炮开展不同碰撞参数条件下2A12铝球弹丸超高速碰撞2A12铝靶过程中撞击点附近闪光辐射特性的研究.基于普朗克黑体辐射理论,通过MATLAB软件编程经数据处理得到闪光辐射强度随时间的变化曲线,进而通过比率法得出闪光辐射温度随时间的变化曲线,在此基础上建立撞击点附近闪光辐射的空间演化模型.结合前人对超高速碰撞产生闪光辐射影响因素的研究,设计不同弹丸碰撞速度、不同碰撞角度和不同探测位置的超高速碰撞实验.高速碰撞产生闪光的辐射特性研究在导弹拦截、天体物理及深空探测领域具有重要的应用价值,同时对提高我国在超高速碰撞领域的研究水平意义重大.取得的研究成果如下:(1)通过对碰撞参数和实验结果的分析,超高速碰撞过程中撞击点附近最大闪光辐射强度与弹丸碰撞速度、碰撞角度和探测位置有直接关系.在碰撞角度相同、探测位置相同的条件下,通过MATLAB软件编程经数据处理得到的最大闪光辐射强度随弹丸碰撞速度的增加而增大,而且随着碰撞速度的增加,增加的幅度有减小的趋势;在弹丸碰撞速度相近、探测位置相同条件下,经数据处理得到的最大闪光辐射强度随碰撞角度的增加而减小,而且随着碰撞角度的增大,减小的幅度有减小的趋势.(2)通过对碰撞参数和实验结果的分析,超高速碰撞过程中撞击点附近最大闪光辐射温度与弹丸碰撞速度、碰撞角度和探测位置有直接关系.在碰撞角度相同、探测位置相同的条件下,通过4通道比率法得到的最大闪光辐射温度随弹丸碰撞速度的增加而增大,而且随着碰撞速度的增加,增加的幅度有增加的趋势;在弹丸碰撞速度相近、探测位置相同条件下,经数据处理得到的最大闪光辐射温度随碰撞角度的增加而减小,而且随着碰撞角度的增大,减小的幅度有减小的趋势.(3)基于MATLAB软件编程经数据处理得到的最大闪光辐射强度和最大闪光辐射温度建立了撞击点附近产生闪光辐射的空间演化模型,通过模型揭示了弹丸碰撞速度、碰撞角度和相同位置椭球上探测位置的不同,最大闪光辐射强度、最大闪光辐射温度的强弱差异很大.在碰撞角度、弹丸碰撞速度和光纤探头前端面到着靶点间距离均相同条件下,撞击点附近产生的最大闪光辐射强度和最大闪光辐射温度在实验中确定的空间直角坐标系中沿Y轴的膨胀能力强于X轴和Z轴方向.(4)通过超高速相机成像系统对碰撞过程中不同时刻的照片进行采集和影像处理,结合超高速碰撞的理论进一步验证了撞击点附近闪光辐射的空间演化模型的正确性.
- 作者：
- 李征
- 学位授予单位：
- 沈阳理工大学
- 专业名称：
- 火炮、自动武器与弹药工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 唐恩凌
- 中图分类号：
- TJ410
- 关键词：
- 瞬态光纤高温计；超高速碰撞；撞击点附近；碰撞闪光；演化模型
- hypervelocity impact; impact flash; near impact point; transient optical fiber pyrometer; evolution model;