徐光澤，張 良，張興高，蓋希強(qiáng)，馬士洲，楊 林

（軍事科學(xué)院防化研究院，北京 102205）

1 引言

現(xiàn)代軍事科技日新月異，從集束火箭、火炮等［1］傳統(tǒng)燃燒武器到燃料空氣彈藥-溫壓彈藥、云爆彈藥等為代表的典型現(xiàn)代燃燒武器［2］，均可在短時(shí)間內(nèi)造成大規(guī)模殺傷［3］。近年來，已有國(guó)外在軍事行動(dòng)中使用的相關(guān)報(bào)道，可見燃燒武器在各國(guó)的武器裝備中仍占據(jù)重要地位［4-6］。燃燒武器在戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用不僅體現(xiàn)在對(duì)重要易燃目標(biāo)的毀傷，而且在近戰(zhàn)攻堅(jiān)、制造火障、戰(zhàn)略轟炸等方面也能發(fā)揮出獨(dú)特的效能［7］。此外，工業(yè)安全領(lǐng)域中常見的燃料泄露安全事故造成的燃燒毀傷后果也是當(dāng)前人們關(guān)注的焦點(diǎn)。但近年來國(guó)內(nèi)外有關(guān)燃燒毀傷技術(shù)的系統(tǒng)梳理未見報(bào)道。燃燒劑配方設(shè)計(jì)存在理論指導(dǎo)不夠，依賴經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)，燃燒熱輻射毀傷理論尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，燃燒毀傷評(píng)估體系尚不完備。鑒于此，本文對(duì)燃燒武器和含能材料所涉及的燃燒毀傷技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，主要圍繞國(guó)內(nèi)外燃燒劑配方設(shè)計(jì)和應(yīng)用、燃燒熱輻射毀傷理論與技術(shù)和燃燒毀傷評(píng)估技術(shù)這三個(gè)方面展開論述。在此基礎(chǔ)上，分析了燃燒毀傷技術(shù)新趨勢(shì)和有待深入系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)難點(diǎn)問題，為進(jìn)一步完善燃燒毀傷理論和推動(dòng)燃燒毀傷技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展提供參考。

2 燃燒劑配方設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究進(jìn)展

燃燒毀傷主要是依靠燃燒劑形成縱火粒子或者燃爆火種對(duì)典型目標(biāo)進(jìn)行熱毀傷來完成的，燃燒劑是實(shí)現(xiàn)燃燒毀傷效應(yīng)的能量來源，是燃燒武器實(shí)現(xiàn)縱火毀傷的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要圍繞著燃燒劑配方設(shè)計(jì)技術(shù)、燃燒劑在武器裝備上的應(yīng)用兩個(gè)方面開展了大量研究工作。

2.1 燃燒劑配方設(shè)計(jì)

當(dāng)今國(guó)內(nèi)外常用燃燒劑包括油基燃燒劑、金屬燃燒劑、煙火燃燒劑和自燃燃燒劑，常用燃燒劑的性能如表1 所示。

表1 常用燃燒劑的性能［8-10］Table 1 Performance of common incendiary agents［8-10］

燃燒劑配方?jīng)Q定了最終形成的熱毀傷元的威力大小。燃燒溫度、燃燒熱、火焰大小、灼熱熔渣量和燃燒速度等是燃燒劑性能的特征參數(shù)，燃燒劑的速燃性、自燃性、持久性和多效性對(duì)燃燒劑的能量效率有重要影響［11］。燃燒劑配方設(shè)計(jì)源于實(shí)際應(yīng)用中對(duì)材料性能的要求。以稀土金屬燃燒劑為例，為提高彈藥引燃和貫穿目標(biāo)的能力，應(yīng)要求燃燒劑在燃燒溫度、熱值、安定性和發(fā)火點(diǎn)等方面具有優(yōu)越性能［9，12］；制備技術(shù)是影響燃燒劑配方設(shè)計(jì)能否在實(shí)際中應(yīng)用的關(guān)鍵因素，張晗亮等［13］將高分子樹脂與燃燒熱值高的活性金屬粉末鋯、鎂、鈦、鋁等按照一定比例混合，通過聚合反應(yīng)形成活性金屬燃燒劑。綜上可以發(fā)現(xiàn)，鋯、鎂等金屬由于自身具有較好的燃燒性能，廣泛應(yīng)用于金屬燃燒劑配方中，但針對(duì)不敏感彈藥的高安全性需求，應(yīng)加強(qiáng)配方制備方法的研究，提高配方的實(shí)用性和安全性。

對(duì)燃燒劑配方性能參數(shù)的理論分析與計(jì)算是預(yù)測(cè)配方性能的重要方法。國(guó)外學(xué)者建立了能夠預(yù)測(cè)煙火藥燃速的降階模型和模擬BKNO3與高氯酸鋯鉀（ZPP）燃燒的模型［14-15］，通過對(duì)煙火藥劑燃燒過程的熱力學(xué)計(jì)算可預(yù)測(cè)不同組成配比的燃燒劑燃燒特性［16］，理論分析可確定燃燒劑的化學(xué)成分最佳質(zhì)量配比，并能獲得其最高熱釋放量［17］。Yagodnikov 等［18］基于燃燒實(shí)驗(yàn)計(jì)算了二硼化鋁在空氣中燃燒的熱力學(xué)參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米級(jí)二硼化鋁比微米級(jí)二硼化鋁燃燒效率提高5%～20%。上述研究主要圍繞燃燒劑配方的燃燒性能參數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測(cè)展開，并沒有將理論計(jì)算方法應(yīng)用到配方設(shè)計(jì)全過程。

燃燒劑配方中組分及配比對(duì)燃燒劑性能的影響規(guī)律是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。呂建軍等［19］研究了彈用燃燒合金粉末性能與海綿鋯中鐵含量的關(guān)系，結(jié)果表明鐵含量直接影響燃燒合金粉末的形貌、制備難易程度和利用率，鐵含量越高，燃燒合金越不易破碎成所需的顆粒；鐵含量較低時(shí)，燃燒合金容易破碎且顆粒形貌呈海綿狀，制備的燃燒合金產(chǎn)品表面光潔、強(qiáng)度高。Adhikary 等［20］評(píng)估了直徑為50 mm 的圓柱形鎂/聚四氟乙烯/氟橡膠（MTV）在施加載荷變化時(shí)燃燒性能的變化規(guī)律；Sergei 等［21］研究了含Al-Mg 粉體高能材料的熱力學(xué)性能，與不添加Al-Mg粉的相比，含Al-Mg粉的燃燒速率可提高約47%，燃燒熱提高約23%。Kotter等［22］研究了含有碳化硼燃料和碘酸鹽氧化劑的配方，獲得了燃料和氧化劑的粒徑變化對(duì)配方燃燒速率的影響規(guī)律。Pouretedal 等［23］采用非等溫?zé)嶂胤ê筒钍緬呙枇繜岱ㄑ芯苛薓g/Ba（NO3）2和Mg/Sr（NO3）2煙火藥組成中燃料與氧化劑質(zhì)量比對(duì)配方燃燒性能的影響，獲得了在不同升溫速率下的煙火藥點(diǎn)火反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。Wainwright 等［24］研究了Al/Zr 復(fù)合粉體的微爆作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)增加金屬顆粒的裸露表面積，可以改善炸藥、推進(jìn)劑、煙火劑的燃燒性能。Whittaker等［25-26］研究發(fā)現(xiàn)AlB2是體積熱值較大的一種含能燃料。Arkhipov 等［27］研究了鋁、硼、硼鋁合金粉末與黏合劑、氧化劑組成藥劑的點(diǎn)火和燃燒性能，結(jié)果表明含有硼鋁合金粉末的藥劑燃燒速率較高。Valluri 等［28］針對(duì)金屬在燃燒時(shí)氟化有大量放熱的特點(diǎn)，綜述了各種金屬/含氟氧化劑復(fù)合材料的點(diǎn)火和燃燒反應(yīng)機(jī)理。以上文獻(xiàn)雖然對(duì)燃燒劑組分配比與燃燒性能之間的關(guān)系開展了許多研究，但從多層面揭示組分配比和燃燒劑燃燒機(jī)理之間關(guān)系的研究較為欠缺。

為提升金屬燃燒劑性能，許多學(xué)者對(duì)金屬燃燒劑性能進(jìn)行了優(yōu)化。于松濤［29］對(duì)傳統(tǒng)鎂基合金的組分和比例進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出更適用于對(duì)木質(zhì)彈藥箱進(jìn)行縱火毀傷的新型鎂基合金，并在理論上分析了縱火過程。張興高等［30］基于對(duì)燃燒劑性能參數(shù)變化規(guī)律的研究得到了燃燒溫度高于2200 ℃的高溫燃燒劑配方。對(duì)赤磷采取鈍化處理及加入黏結(jié)劑，可以改善多功能新型赤磷燃燒劑的安定性、吸濕性和摩擦感度［31］。在戰(zhàn)斗部縱火燃燒威力設(shè)計(jì)中，合金件的粒度、形狀和粒度配比等對(duì)燃燒功能有著重要影響［32］。為提高燃燒劑的燃燒熱、燃速和火焰溫度，可通過加入金屬可燃劑B、Mg、Al 來改善以雙基（DB）推進(jìn)劑、高氯酸銨（AP）為主要組分的燃燒劑燃燒性能，結(jié)果表明加入B 粉的燃燒劑對(duì)于高沸點(diǎn)物質(zhì)的引燃效果最佳［33］。Gibot 等［34］通過化學(xué)聚合把導(dǎo)電聚合物聚苯胺引入到鋁熱劑中成功地降低了鋁/錫氧化物含能納米復(fù)合材料的靜放電和摩擦靈敏度閾值，為制備鈍感和反應(yīng)性含能材料提供了一種方法。在90～200 W·cm-2的熱流密度范圍內(nèi)，Korotkikhd 等［35］采用二氧化碳激光器測(cè)定了含有高氯酸銨、硝酸銨、粘合劑和金屬粉的高能混合組分體系點(diǎn)火延遲時(shí)間，結(jié)果表明，用非晶態(tài)硼取代高能混合組分體系中鋁粉，點(diǎn)火延遲時(shí)間顯著縮短。但上述配方設(shè)計(jì)總體上還是基于傳統(tǒng)燃燒劑的改進(jìn)優(yōu)化，一定程度上存在著燃燒毀傷效能不足的問題，缺乏燃燒劑新材料及其應(yīng)用的創(chuàng)新。

2.2 燃燒劑的應(yīng)用

燃燒劑與燃燒武器相匹配［11］是其在裝備平臺(tái)上應(yīng)用的基礎(chǔ)，通過將具有高能量密度、沖擊不敏感、高燃燒溫度和較高的氣體產(chǎn)量特點(diǎn)的鋁熱劑混合物、金屬間反應(yīng)物和金屬燃料廣泛應(yīng)用于煙火領(lǐng)域［36］，俄羅斯已經(jīng)發(fā)展了一系列基于燃燒和爆炸效應(yīng)的殺傷新武器，利用爆炸時(shí)產(chǎn)生的火球效應(yīng)實(shí)現(xiàn)溫度和壓力耦合殺傷目標(biāo)，而西方在這方面的發(fā)展更加注重提高破片侵徹效應(yīng)［37］。燃燒劑適配性是確保其在武器裝備上成功應(yīng)用的前提條件，通過將有自燃特性的稀土金屬燃燒劑放置在彈殼與炸藥之間，取代部分炸藥或殺傷破片，可實(shí)現(xiàn)彈藥穿甲、爆破、殺傷、燃燒復(fù)合功能［9］。裝填稀土金屬燃燒劑的穿甲彈藥對(duì)敵方飛機(jī)、艦艇和燃燒系統(tǒng)等目標(biāo)實(shí)施進(jìn)攻時(shí)，除爆炸殺傷效應(yīng)外，其高溫縱火效果可大大提高對(duì)這些重要目標(biāo)的攻擊能力［38］。

燃燒劑有助于提升武器彈藥對(duì)易燃目標(biāo)的燃燒毀傷效能。焦武達(dá)［10］利用稀土合金制成的彈丸測(cè)定了高速碰撞目標(biāo)時(shí)產(chǎn)生火花的動(dòng)能極限值，以此說明了裝填燃燒劑的彈藥對(duì)易燃物具有較好的燃燒毀傷效能。在實(shí)際應(yīng)用中，燃燒劑與彈藥裝藥結(jié)構(gòu)的關(guān)系決定了其在終點(diǎn)效應(yīng)中輸出的有效能量，構(gòu)效關(guān)系的研究是推動(dòng)燃燒劑在軍事和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用取得突破的關(guān)鍵。為確定某稀土燃燒劑在不同彈種上的適用性、使用方式和使用條件，黃歌德等［39］通過測(cè)試藥劑型稀土燃燒劑的燃燒性能、安全性能和藥柱抗壓強(qiáng)度等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)該燃燒劑燃燒溫度可達(dá)1431 ℃，50 g 劑量持續(xù)燃燒時(shí)間4.5 min，抗壓強(qiáng)度大于14 MPa，可與稠化三乙基鋁燃燒劑復(fù)合裝填于各種材質(zhì)的縱火彈藥，分散均勻，點(diǎn)燃率超過90%。Juknelevicius 等［40］將煙火藥加工成13 mm 的彈丸和5 mm 的棒狀物，制備出可產(chǎn)生尖銳爆裂聲和清晰閃光的藍(lán)色頻閃煙火彈。除了應(yīng)用于彈藥武器上，燃燒劑還可用作爆破碎石新能源，與炸藥相比，其爆破過程中沒有爆破飛石、噪聲和振動(dòng)等危害因素，與靜態(tài)破碎劑相比，其具有可實(shí)時(shí)控制且不受溫度影響的優(yōu)點(diǎn)［41］。有關(guān)燃燒劑應(yīng)用效果與各種復(fù)雜環(huán)境的最佳匹配問題仍需要系統(tǒng)深入研究，要重視燃燒劑的構(gòu)效關(guān)系研究。當(dāng)前燃燒劑在毀傷方面的應(yīng)用主要以傳統(tǒng)的典型易燃類目標(biāo)為打擊對(duì)象，針對(duì)非典型難燃目標(biāo)毀傷效果尚缺乏系統(tǒng)研究，應(yīng)加強(qiáng)燃燒劑在新質(zhì)毀傷領(lǐng)域的應(yīng)用研究。當(dāng)前燃燒毀傷存在著效能單一的問題，未來應(yīng)實(shí)現(xiàn)由單純?nèi)紵龤蛉紵?、沖擊波、破片多功能耦合毀傷方向發(fā)展。

3 燃燒熱輻射毀傷理論與技術(shù)研究

燃燒武器在發(fā)揮終點(diǎn)效應(yīng)時(shí)，毀傷元的外觀從幾何形態(tài)上可分為火球或者火柱狀。燃燒毀傷場(chǎng)中熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流作用毀傷目標(biāo)主要發(fā)生于火團(tuán)內(nèi)，而火團(tuán)外部目標(biāo)主要考慮熱輻射毀傷。由于爆炸過程涉及強(qiáng)燃燒反應(yīng)，本文主要探討含能材料在爆炸和燃燒過程中的燃燒熱輻射毀傷效應(yīng)。由于熱輻射是對(duì)燃燒場(chǎng)外目標(biāo)主要的毀傷因素，而燃燒火球的尺寸、燃燒持續(xù)時(shí)間、火球溫度等特征參數(shù)是分析燃燒熱輻射毀傷效應(yīng)的基礎(chǔ)，對(duì)燃燒火球或者火柱的特征參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)試和分析，是建立可靠的燃燒熱輻射毀傷理論的基礎(chǔ)，也是評(píng)估燃燒毀傷效果的前提。圍繞著燃燒熱輻射火球模型和燃燒熱輻射柱體理論模型研究是進(jìn)一步深入研究燃燒毀傷效應(yīng)的關(guān)鍵，該模型的優(yōu)化和相關(guān)參數(shù)的精確測(cè)定是國(guó)內(nèi)外主要的研究方向。近年來相關(guān)文獻(xiàn)主要研究的熱毀傷場(chǎng)包括兩類——燃料空氣彈藥、活性材料等物質(zhì)在爆炸或高速?zèng)_擊條件下形成的熱毀傷場(chǎng)和易燃?xì)怏w、液體泄露燃燒爆炸形成的熱毀傷場(chǎng)，有關(guān)燃燒火團(tuán)的尺寸大小、持續(xù)時(shí)間、表面溫度、熱釋放速率和熱劑量等物理參數(shù)在空間的分布以及隨時(shí)間的變化規(guī)律研究較多。

3.1 燃燒熱輻射毀傷效應(yīng)研究現(xiàn)狀

燃燒毀傷過程往往伴隨著多種不同性質(zhì)的毀傷元的耦合作用，即涉及多物理場(chǎng)耦合現(xiàn)象。一般地，燃燒毀傷中的毀傷因素主要包括熱輻射、沖擊波和破片三個(gè)類別，相應(yīng)的毀傷效應(yīng)包括三個(gè)方面——熱輻射毀傷效應(yīng)、沖擊波毀傷效應(yīng)和破片殺傷效應(yīng)。在燃燒毀傷場(chǎng)中，針對(duì)沖擊波和破片毀傷效應(yīng)的研究相對(duì)較多，本文不再贅述。而燃燒劑形成的高溫毀傷元對(duì)目標(biāo)的殺傷往往起著關(guān)鍵作用，國(guó)內(nèi)外有關(guān)燃燒武器的熱毀傷場(chǎng)的研究主要是基于爆炸條件下形成的熱毀傷場(chǎng)和基于高速?zèng)_擊條件下形成的熱毀傷場(chǎng)兩大類，兩者之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，由高速?zèng)_擊條件下形成的熱毀傷場(chǎng)在一定條件下會(huì)發(fā)生燃燒轉(zhuǎn)爆燃或爆轟現(xiàn)象，形成類似爆炸造成的熱毀傷場(chǎng)。由于爆炸發(fā)生時(shí)間短，其所形成的熱毀傷場(chǎng)從宏觀上看表現(xiàn)出以下特點(diǎn)——火球較大，同時(shí)存在破片、沖擊波和熱輻射等多種毀傷元，而依靠高速?zèng)_擊達(dá)到活性材料反應(yīng)閾值形成的火球?qū)ν饨绛h(huán)境比較敏感，對(duì)油箱等有限密閉空間目標(biāo)熱毀傷效果最好；在非密閉空間的熱毀傷效應(yīng)受目標(biāo)易燃性等自身特性及目標(biāo)周圍環(huán)境因素的影響較大。本節(jié)對(duì)國(guó)內(nèi)外燃燒熱輻射毀傷效應(yīng)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)梳理，著重分析熱輻射毀傷效應(yīng)的發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)。

燃燒熱毀傷場(chǎng)的形成一般與高能炸藥、煙火藥劑和活性材料等含能材料在武器裝備上的應(yīng)用有密切關(guān)系。為了更合理地評(píng)估炸藥的熱輻射毀傷效應(yīng)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬重點(diǎn)研究燃料空氣炸藥的熱輻射毀傷效應(yīng)。文獻(xiàn)［42-43］根據(jù)紅外熱成像測(cè)試數(shù)據(jù)和火球熱輻射動(dòng)態(tài)模型，建立具有時(shí)間屬性的溫壓藥劑熱輻射效應(yīng)動(dòng)態(tài)計(jì)算方法，得到30 kg 溫壓裝藥的熱輻射效應(yīng)，其輻射熱劑量可達(dá)TNT 的3.6～5.2 倍，爆炸火球最大直徑可達(dá)17.4 m，是原始裝藥直徑的75.65 倍，高溫毀傷優(yōu)勢(shì)明顯。魏成龍等［44］基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)將二次引爆型燃料空氣炸藥（DEFAE）和一次引爆型燃料空氣炸藥（SEFAE）爆轟形成的火球在不低于1000 ℃和1500 ℃時(shí)燃燒持續(xù)時(shí)間、在不低于2000 ℃時(shí)爆炸火球尺寸以及火球的平均熱毀傷致死半徑、同質(zhì)量藥劑在不同溫度范圍對(duì)應(yīng)的致死半徑進(jìn)行對(duì)比，得出DEFAE 比SEFAE 的熱輻射毀傷效應(yīng)更好的結(jié)論。郭學(xué)永等［45］基于Baker 火球模型和熱毀傷準(zhǔn)則，計(jì)算并分析了溫壓藥劑和TNT 爆炸產(chǎn)生的熱輻射效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)裝填20 kg 溫壓藥劑的模擬戰(zhàn)斗部比30 kg TNT 的爆炸熱輻射效應(yīng)強(qiáng)。王連炬［46］提出熱毀傷當(dāng)量比的概念，計(jì)算得到溫壓藥劑熱毀傷當(dāng)量比約為1.2，指出溫壓炸藥的火球溫度比TNT 的溫度要高很多，大約為2874.9 K，其熱毀傷面積要比TNT 大20%。曹鳳霞［47］探討了爆炸產(chǎn)生的熱輻射毀傷效應(yīng)，分析了熱輻射毀傷準(zhǔn)則及其適用條件，歸納了熱輻射對(duì)人和木材的毀傷模型。上述文獻(xiàn)重點(diǎn)研究了熱毀傷效應(yīng)中火球的終點(diǎn)毀傷狀態(tài)的特征規(guī)律，但對(duì)于火球演化過程的機(jī)理研究有待深入。總體上還是以TNT 等熱毀傷效應(yīng)已知信息較多的物質(zhì)為基礎(chǔ)進(jìn)行燃燒熱輻射毀傷效應(yīng)論述，針對(duì)基準(zhǔn)參考物的熱輻射毀傷效應(yīng)尚缺乏系統(tǒng)研究。后燃反應(yīng)現(xiàn)象是燃料空氣彈藥熱輻射毀傷效應(yīng)中的研究熱點(diǎn)之一，闞金玲等［48］指出強(qiáng)烈的后燃反應(yīng)使SEFAE 爆轟總能量和爆炸威力較普通炸藥有很大的提高。針對(duì)溫壓炸藥和云爆劑為代表的高能炸藥在爆炸條件下形成的熱輻射毀傷效應(yīng)研究雖取得了豐富的研究成果，但大多側(cè)重于火球直徑和溫度等易測(cè)物理量的唯象分析，熱毀傷效應(yīng)的研究主要是圍繞著熱輻射毀傷準(zhǔn)則開展的，在量化參數(shù)的選取上理論依據(jù)尚不夠完善。有關(guān)后燃效應(yīng)在整個(gè)熱毀傷場(chǎng)中所占的比例和數(shù)量尚沒有確定，熱毀傷效應(yīng)在燃料空氣炸藥的有效輸出能量中所占的百分比尚不清楚。

在工業(yè)安全領(lǐng)域，液體燃料等物質(zhì)的泄露引起的類爆燃或爆炸現(xiàn)象也具有燃燒熱輻射毀傷效應(yīng)。氣云爆炸等事件是熱毀傷效應(yīng)的典型代表，文獻(xiàn)［49-50］研究了形成熱輻射毀傷效應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量、距爆炸源距離這些參數(shù)對(duì)熱劑量、熱通量的影響，并確定了熱輻射影響的安全距離。但并未涉及到多因素耦合條件下對(duì)熱輻射毀傷效應(yīng)的影響，研究中只是對(duì)不同物質(zhì)形成的熱輻射毀傷效應(yīng)的常見影響因素進(jìn)行了分析，存在一定的局限性。此外，Williams 等［51］測(cè)量了質(zhì)量為0.2～36 kg 的MTV 火炬組分輻射熱輸出情況，發(fā)現(xiàn)大約30%的反應(yīng)熱以輻射形式損失，未壓縮的MTV 混合物燃燒時(shí)其外表面溫度約為1800 K，火球的大小和持續(xù)時(shí)間隨著燃料質(zhì)量的增加而增加，熱劑量取決于火球大小、持續(xù)時(shí)間和觀察者與火球之間的距離。Gordon 等［52］選擇阻力模型來研究火球大小的行為，確定了16.9 kg 高能炸藥的最大火球半徑范圍為4.3～5.8 m，平均為5.1 m，火球大小在反應(yīng)后30～50 ms 內(nèi)迅速接近其最大值，在150～200 ms 內(nèi)火球大小相對(duì)恒定。上述研究并沒有驗(yàn)證所得規(guī)律的適用范圍和條件，更多地是關(guān)注火球自身的變化規(guī)律，沒有考慮周圍環(huán)境中與火球發(fā)生相互作用的物體的影響，研究結(jié)果有待進(jìn)一步推廣。

活性材料被激發(fā)時(shí)所形成的熱毀傷場(chǎng)中呈現(xiàn)出另一種形式的熱毀傷效應(yīng)。由于受到活性材料輸出能量閾值的限制，這種熱毀傷效應(yīng)在很大程度上取決于活性材料的質(zhì)量、形狀、作用的目標(biāo)和初始條件，且易受環(huán)境因素影響。一般地，活性材料在爆炸源或者發(fā)射藥驅(qū)動(dòng)下通過高速?zèng)_擊碰撞目標(biāo)，在目標(biāo)背后或者內(nèi)部形成燃燒火團(tuán)，或者形成向四周飛散的燃爆火種來毀傷易燃易爆等對(duì)熱敏感的目標(biāo)。黃廣炎等［53］從理論上建立了貧鈾合金材料中溫升與材料沖擊靶板速度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，利用彈道槍實(shí)驗(yàn)對(duì)比了幾種貧鈾合金材料的溫升燃燒特性；龔柏林等［54］基于貧鈾－鈮合金藥型罩，開展了聚能彈破甲后效實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明貧鈾合金藥型罩形成的射流在穿透鋼棒后，能形成一個(gè)高溫、高速且具有一定發(fā)散能力的燃燒顆粒束，具有較強(qiáng)的縱火能力，射流穿透的密閉裝甲目標(biāo)內(nèi)部無明顯壓力變化，正對(duì)射流方向位置在0.2 s 內(nèi)產(chǎn)生了約15 ℃的溫升，最終靶箱整體溫度升高2.5 ℃。杜寧等［55］分析了不同活性材料在爆炸驅(qū)動(dòng)中經(jīng)歷的強(qiáng)加載條件下反應(yīng)、產(chǎn)生碎片并向四周飛散、撞擊鋼板及后續(xù)反應(yīng)等階段形成的爆炸火球、溫度場(chǎng)分布等特性，如圖1a 和圖1b 分別表示活性材料Al/PTFE 和Al/Ni 對(duì)應(yīng)的火球演化過程。此外，國(guó)外研究人員對(duì)高能材料等具有軍事應(yīng)用價(jià)值的材料也進(jìn)行了相關(guān)研究。2015年Sorensen［56］研究了尼龍、鋁、鋼和外殼包覆有鋁/聚四氟乙烯彈丸以2100 m·s-1的速度撞擊鋁裝甲的一系列實(shí)驗(yàn)，研究與傳統(tǒng)高密度穿甲彈不同的侵徹機(jī)理，并對(duì)靶后燃燒火團(tuán)進(jìn)行了對(duì)比分析。Finney［57］為了檢查步槍子彈撞擊堅(jiān)硬表面后點(diǎn)燃有機(jī)物的可能性，使用各種常見的試劑盒和子彈材料進(jìn)行子彈撞擊時(shí)加熱的金屬碎片著火問題研究，分析了子彈撞擊堅(jiān)硬表面后點(diǎn)燃有機(jī)物的可能性。上述對(duì)活性材料在高速?zèng)_擊條件下燃燒形成的熱輻射毀傷效應(yīng)的研究，主要是從活性材料、撞擊目標(biāo)的材料和靶后燃燒火團(tuán)三方面進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)材料溫升、材料激發(fā)點(diǎn)火臨界條件、侵徹機(jī)理、對(duì)目標(biāo)引燃能力等熱點(diǎn)問題開展探討。研究方法上主要依賴實(shí)驗(yàn)，未來應(yīng)注重?cái)?shù)值模擬技術(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的融合，研究綜合性能優(yōu)異的活性材料，針對(duì)活性材料能量輸出與目標(biāo)在熱毀傷場(chǎng)中響應(yīng)的機(jī)理開展系統(tǒng)研究。

圖1 不同材料爆炸驅(qū)動(dòng)下火球成形和演變情況［55］Fig.1 Morphology and evolution of the fireballs driven by explosions of different materials［55］

3.2 火球熱輻射毀傷模型研究現(xiàn)狀

火球熱輻射毀傷模型是對(duì)火球生成、發(fā)展、到冷卻熄滅等動(dòng)態(tài)過程的規(guī)律和特征的準(zhǔn)確描述［58］。一般地，火球熱輻射毀傷模型主要涉及的特征毀傷參數(shù)有燃燒劑的質(zhì)量、火球直徑、火球的溫度及持續(xù)時(shí)間、熱毀傷半徑、毀傷能量閾值、熱劑量和熱通量等。根據(jù)參數(shù)在模型中的實(shí)際應(yīng)用，火球熱輻射毀傷理論中的參數(shù)主要分為兩部分：第一部分為描述或定義火球特性，第二部分用于估計(jì)火球的熱輻射特性。常見的火球與核爆炸過程形成的火球［59］有很大差異，本文主要考慮含能材料燃燒或爆炸所形成的多尺度火球的熱輻射毀傷效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上國(guó)內(nèi)外學(xué)者建立了不同物質(zhì)的火球熱輻射毀傷模型，并基于燃燒熱輻射毀傷模型探究了熱輻射毀傷場(chǎng)的基本規(guī)律，為燃燒毀傷評(píng)估奠定了基礎(chǔ)。對(duì)不同類型的火球模型總結(jié)見表2［46，60-62］：

表2 火球模型總結(jié)［46，60-62］Table 2 Summary of fireball models［46，60-62］

火球熱輻射毀傷模型是計(jì)算熱輻射毀傷場(chǎng)特征參量的理論基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的火球模型種類很多，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，通常情況下火球模型都是在某些假設(shè)條件下才成立，因此存在著普適性的問題，修正已有模型是提高火球模型適用范圍的重要方法。文獻(xiàn)［61，63］在現(xiàn)有的火球動(dòng)力學(xué)模型和Baker 模型基礎(chǔ)上引入了大氣傳輸率，建立了火球優(yōu)化模型，確定了相應(yīng)的毀傷范圍和目標(biāo)接受的熱能值。文獻(xiàn)［64］基于通古斯卡事件建立了爆炸熱輻射模型，模擬了燃燒物運(yùn)動(dòng)過程對(duì)地面目標(biāo)的熱輻射毀傷效果。文獻(xiàn)［65］提出了多因素修正方法，建立了可預(yù)測(cè)周圍目標(biāo)溫升的熱輻射模型?；谌紵饒F(tuán)幾何特征分析，王艷平等［60］首次提出發(fā)射藥燃燒熱輻射柱體理論模型，利用燃燒熱輻射實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析球體熱輻射模型，驗(yàn)證了柱體理論模型合理性。爆炸火球尺寸和溫度是表征爆炸火球熱輻射威力的重要參數(shù)，文獻(xiàn)［66-67］采用數(shù)值模擬的方法獲得了爆炸火球溫度和直徑，如圖2 所示為不同類型含能材料在爆炸或高速?zèng)_擊條件下不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的多尺度火球的高速攝影圖和高速紅外熱像圖，由圖2可以較直觀地看出火球動(dòng)態(tài)演化過程中不同階段的形態(tài)特征?；鹎驘彷椛錃碚撃Ｐ椭械膮?shù)來源于初始火球、中間發(fā)展、火球熄滅這三個(gè)不同階段對(duì)應(yīng)的火球特征狀態(tài)量，綜合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，火球模型中存在參數(shù)表征的過程較單一，大多數(shù)參數(shù)是關(guān)注火球初始和終點(diǎn)狀態(tài)，并沒有涉及到火球生成階段的動(dòng)態(tài)演變過程。

圖2 不同類型的含能材料燃燒毀傷效應(yīng)［54，72］Fig.2 Burning damage effects of different types of energetic materials［54，72］

國(guó)內(nèi)外針對(duì)火球動(dòng)態(tài)形成過程中的每一個(gè)階段模型開展了大量研究。Makhviladze 等［68］建立了過熱液體體積膨脹的數(shù)學(xué)模型，對(duì)安全殼全損和部分容器失效導(dǎo)致燃料短期垂直釋放的情況進(jìn)行了火球動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)和燃燒時(shí)間的比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)安全殼的完全損失導(dǎo)致火球在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)在地面附近燃燒，而燃料垂直釋放導(dǎo)致火球在較低的高度以較低的燃燒速度燃燒。Baum 等［69］建立了由質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程等組成的火球初始膨脹的解析模型，將其用于研究火球的初始膨脹，可估算出火球消耗的燃料量。Yang等［70］比較了不同規(guī)?；鹎虻脑囼?yàn)，分別分析了TNO模型、CCPS 固體火焰模型、羅伯茨點(diǎn)源模型使用條件和各自的優(yōu)點(diǎn)。Blankenhagel 等［71-72］針對(duì)液體有機(jī)過氧化物與液態(tài)烴燃料形成的火球不同，對(duì)質(zhì)量為16～155 kg 的液態(tài)有機(jī)過氧化物火球進(jìn)行了表征，并對(duì)13個(gè)燃料質(zhì)量為10～168 kg 的鋼桶進(jìn)行了測(cè)試，提出了二叔丁基過氧化物（DTBP）火球直徑、高度、表面發(fā)射功率和燃燒時(shí)間隨燃料質(zhì)量變化的修正方程，計(jì)算并比較了熱輻射沖擊和安全距離。Stepanov 等［73］基于炸藥和燃料-空氣混合物爆炸的流體動(dòng)力學(xué)和輻射過程，運(yùn)用數(shù)值模擬方法確定了爆炸和燃燒產(chǎn)物所占區(qū)域的熱流密度與其溫度和幾何特性的關(guān)系，得到了不同方位靶材在能量釋放區(qū)附近的熱負(fù)荷分布，將輻射探測(cè)器的熱參數(shù)與人體熱影響標(biāo)準(zhǔn)和可燃材料著火標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較。Bonilla 等［74］為建立火球抬升機(jī)理模型，提出了一種考慮障礙物存在的測(cè)定動(dòng)態(tài)火球熱輻射的新方法，建立了一套定義各區(qū)域邊界的方程組，用于計(jì)算火球各瞬時(shí)位置的配置系數(shù)。上述模型雖然考慮到火球在演變過程中每一階段的特征，并針對(duì)每一階段的特點(diǎn)進(jìn)行了合理簡(jiǎn)化，但考慮整個(gè)火球動(dòng)態(tài)演變過程的模型相對(duì)較少，要關(guān)注熱輻射模型中關(guān)鍵參數(shù)在火球整個(gè)演化過程中的變化規(guī)律，進(jìn)一步提升模型的準(zhǔn)確性。

王澤博等［75］提出了一種火炸藥爆炸火球直徑及溫度持續(xù)時(shí)間的計(jì)算方法，確定了裸露皮膚不被燒傷的安全距離。何志光［76］采用總熱焓方法和最小自由能方法分別計(jì)算DEFAE 火球和SEFAE 火球的溫度，用Baker 方法和Dorofeev 方法來估算火球的熱輻射效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)Dorofeev 方法更適合計(jì)算DEFAE 火球溫度。Dorofeev 等［77］進(jìn)行了102～105kg 質(zhì)量不等的燃料爆燃和爆炸熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，初步確定了燃料的最大火球半徑、熱效應(yīng)持續(xù)時(shí)間和總發(fā)射能量與燃料質(zhì)量的關(guān)系。以上研究?jī)H估算了爆炸火球的直徑和火球溫度持續(xù)時(shí)間以及熱毀傷半徑，沒有涉及火球動(dòng)態(tài)變化過程和對(duì)周圍人員及建筑物等典型目標(biāo)的熱輻射毀傷能量閾值的研究，未來應(yīng)考慮不同質(zhì)量物質(zhì)形成火球的尺寸效應(yīng)對(duì)火球周圍環(huán)境中易燃易爆目標(biāo)的熱輻射毀傷規(guī)律。

4 燃燒毀傷評(píng)估技術(shù)研究

全面而準(zhǔn)確地開展燃燒毀傷評(píng)估是推動(dòng)燃燒毀傷技術(shù)發(fā)展的重要保障，國(guó)內(nèi)外對(duì)于毀傷評(píng)估技術(shù)的研究越來越重視，分為基于單一熱毀傷元的燃燒毀傷評(píng)估研究和基于多種毀傷元耦合的燃燒毀傷評(píng)估研究。燃燒毀傷評(píng)估技術(shù)涉及兩方面：一是含能材料所形成的燃燒火球能量輸出特性、對(duì)燃燒敏感目標(biāo)的易損性分析和燃燒火球與目標(biāo)相互作用過程中目標(biāo)的響應(yīng)特性；二是直接運(yùn)用毀傷評(píng)估理論和方法對(duì)燃燒毀傷效能進(jìn)行定性和定量分析。毀傷評(píng)估技術(shù)呈現(xiàn)出一些新的特點(diǎn)——特征參數(shù)準(zhǔn)確化，評(píng)估方法多元化，評(píng)估對(duì)象復(fù)雜化。能夠反映評(píng)估對(duì)象信息的特征物理量的測(cè)試是研究的熱點(diǎn)，燃燒毀傷的系統(tǒng)評(píng)估是研究的難點(diǎn)。燃燒毀傷評(píng)估的深入研究將有助于改進(jìn)燃燒劑配方設(shè)計(jì)、裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和完善燃燒毀傷理論。國(guó)內(nèi)關(guān)于武器裝備的燃燒毀傷效能評(píng)估方面有一定的文獻(xiàn)，國(guó)外以工業(yè)安全等方面為背景的文獻(xiàn)較多。

4.1 基于單一熱毀傷元的燃燒毀傷評(píng)估

在評(píng)估燃燒毀傷效果時(shí)，為了分析問題的關(guān)鍵因素，學(xué)者進(jìn)行了許多有意義的假設(shè)，即主要評(píng)估與終點(diǎn)效應(yīng)相關(guān)程度高的熱毀傷元的毀傷效果，這樣既能充分抓住問題的本質(zhì)也能實(shí)現(xiàn)快速評(píng)估。燃燒毀傷評(píng)估的基礎(chǔ)是毀傷元及燃燒毀傷過程特征參數(shù)的獲取，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用紅外熱成像儀記錄引爆型燃料空氣炸藥爆炸火球和有機(jī)過氧化物火球的直徑、髙度、持續(xù)時(shí)間、溫度分布等溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，選擇Baker 模型、固體火焰模型等不同模型對(duì)火球的熱毀傷效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估［44，78］。此外，通過搭建爆炸場(chǎng)熱輻射效應(yīng)特征參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)，獲得不同質(zhì)量火炸藥爆炸時(shí)的燃燒熱輻射效應(yīng)數(shù)據(jù)，揭示火炸藥爆炸場(chǎng)熱輻射規(guī)律及因素，并結(jié)合熱毀傷準(zhǔn)則對(duì)高能炸藥等不同類型火炸藥的爆炸熱毀傷效果進(jìn)行評(píng)估也是一種研究方法［66］。針對(duì)爆炸過程中測(cè)溫存在的問題，Wang 等［79］基于幾何光學(xué)和紅外輻射理論，提出了一種消除測(cè)試環(huán)境引起輻射能量測(cè)量誤差的輻射測(cè)溫溫度補(bǔ)償公式，分析了距離和氣象條件對(duì)測(cè)量精度影響的原理，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論的正確性。

通過實(shí)驗(yàn)手段獲取熱毀傷特征物理量是燃燒毀傷評(píng)估的基礎(chǔ)。Lebel 等［80］利用可放置在爆炸裝藥附近且能夠被火球包裹的受保護(hù)光纖探針對(duì)火球內(nèi)部的熱輻射進(jìn)行采樣，在5 次含太安的炸藥爆炸中獲得了火球內(nèi)部溫度測(cè)量值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)火球溫度在1600～1900 K之間，在大約20 ms 的過程中觀察到黑體型輻射，12 ms后峰值約為1850 K，火球形成的過程中其內(nèi)部溫度分布相當(dāng)均勻。利用實(shí)驗(yàn)獲得火球輻射溫度、熱流密度等毀傷特征參數(shù)變化規(guī)律已經(jīng)成為燃燒毀傷評(píng)估研究的重要手段，但對(duì)于火球內(nèi)部的絕對(duì)溫度等參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)尚不成熟，只是局限于表面溫度等物理量的測(cè)試，今后應(yīng)該側(cè)重從火球特征參數(shù)相對(duì)量的測(cè)試轉(zhuǎn)向絕對(duì)量測(cè)試，進(jìn)一步提升燃燒毀傷評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

熱毀傷概率模型和熱輻射毀傷準(zhǔn)則的研究是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的燃燒毀傷評(píng)估研究熱點(diǎn)。趙志寧等［63］利用引入大氣傳輸率的Baker 模型對(duì)裝藥為3 kg 的某FAE彈藥進(jìn)行了熱毀傷效應(yīng)評(píng)估，基于熱劑量傷害閾值給出了評(píng)價(jià)結(jié)果。秦仕勇等［81］通過編程計(jì)算在不同彈藥數(shù)目、散布均方差、引燃縱火炬的散布半徑條件下燃燒彈對(duì)油罐車及彈藥箱穿燃及引燃概率，發(fā)現(xiàn)在特定的目標(biāo)區(qū)域和分布下，散布均方差是影響毀傷效能的主要因素和引燃縱火炬的散布半徑設(shè)計(jì)為40～60 m較佳。此外，利用Baker 模型評(píng)估燃燒毀傷效果的常用方法。安文書等［82］基于Baker 模型提出利用瞬態(tài)火災(zāi)熱劑量傷害準(zhǔn)則評(píng)價(jià)燃燒彈熱輻射毀傷效果的方法，估算燃燒彈形成火球的熱通量和熱劑量，并利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了熱劑量準(zhǔn)則對(duì)于評(píng)價(jià)燃燒彈熱輻射效果的有效性。Sun 等［83］運(yùn)用數(shù)值模擬的方法計(jì)算了鄰近堤防地區(qū)的液化天然氣儲(chǔ)罐能夠承受的熱輻射通量，確定了其安全距離；綜上分析，文獻(xiàn)中有關(guān)熱輻射毀傷準(zhǔn)則主要涉及熱通量（q）和熱劑量（Q）這兩個(gè)表征熱輻射毀傷效能的指標(biāo)，如圖3 所示，當(dāng)q＞qcr和Q＞Qcr成立時(shí)，則可以判定目標(biāo)處于毀傷區(qū)域，據(jù)此來評(píng)估目標(biāo)的毀傷狀態(tài)。

圖3 熱輻射毀傷對(duì)應(yīng)的熱通量-熱劑量關(guān)系［84］Fig.3 Heat flux-heat dose diagram corresponding to thermal radiation damage［84］

建立毀傷評(píng)估模型是燃燒毀傷評(píng)估研究的關(guān)鍵步驟。由于液化石油氣（LPG）沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸（BLEVE）火球造成的熱輻射危害存在不確定性，王若菌等［85］基于Monte-Carlo 模擬方法建立了爆炸火球熱輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，引入實(shí)例計(jì)算得到了LPG 沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸火球傷害范圍、事故風(fēng)險(xiǎn)概率曲線方程和累計(jì)概率曲線方程。基于文獻(xiàn)中關(guān)于燃燒速率、火焰直徑和高度、有風(fēng)時(shí)火焰傾斜度、熱輻射和發(fā)射功率的各種模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，Mudan［86］建立了大型油氣火災(zāi)熱輻射危害綜合模型，可用于確定人體皮膚暴露在熱輻射下的響應(yīng)模型和數(shù)據(jù)，根據(jù)皮膚損傷的程度提出了幾種皮膚燒傷嚴(yán)重程度的分類。Chen 等［87］通過仿真模擬確定了1，1-二氟乙烷火球在65 m 的范圍內(nèi)可形成超過37.5 kW·m-2的熱輻射，利用BLEVE 火球評(píng)估模型預(yù)測(cè)了氟化工業(yè)設(shè)施在燃燒熱輻射作用下的毀傷效應(yīng)；Wang 等［88］分析了管道的易損性，基于建立的液化天然氣（LNG）爆炸火球評(píng)估模型對(duì)天然氣運(yùn)輸管道系統(tǒng)的熱輻射毀傷特性進(jìn)行了分析。綜上分析，毀傷評(píng)估模型的建立對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)燃燒毀傷效果和評(píng)估燃燒熱毀傷場(chǎng)中目標(biāo)的響應(yīng)特性具有重要意義，未來應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)毀傷評(píng)估模型和方法的研究。

4.2 基于多種毀傷元耦合的燃燒毀傷評(píng)估

在形成爆炸燃燒火球的過程中，不僅僅是單一的熱輻射作用，往往伴隨著破片、沖擊波等多種毀傷元，由于燃燒過程的復(fù)雜性和爆炸的瞬時(shí)性，有關(guān)不同毀傷元在燃燒毀傷過程中發(fā)揮的具體作用和作用機(jī)理目前研究尚少。從理論上講燃燒毀傷效果一般都是綜合毀傷的結(jié)果，因此有必要將相關(guān)因素都考慮在內(nèi)進(jìn)行全面評(píng)估，這樣得到的模型更接近實(shí)際情況。

多種毀傷元存在的條件下，需要綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行毀傷評(píng)估研究。王艷平等［60］由數(shù)據(jù)擬合分別得到單基發(fā)射藥熱通量、熱劑量分別與藥量、距離的定量函數(shù)關(guān)系，為準(zhǔn)確評(píng)估單基發(fā)射藥燃燒熱輻射毀傷效應(yīng)提供了理論基礎(chǔ)。王鳳丹［62］改進(jìn)了Baker 模型并選其計(jì)算火球熱輻射毀傷參數(shù)，將熱劑量準(zhǔn)則作為熱毀傷效應(yīng)判據(jù)，基于理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)燃料空氣炸藥的爆炸火球進(jìn)行毀傷評(píng)估，結(jié)果表明僅以熱輻射能量評(píng)價(jià)生物毀傷效應(yīng)是不全面的，應(yīng)綜合考慮各種形式的能量。房瑩瑩［84］基于目標(biāo)毀傷理論以及燃料空氣炸藥（FAE）的單項(xiàng)毀傷效應(yīng)，建立了燃料空氣炸藥綜合毀傷后果模型和概率模型，并用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。劉想炎等［89］基于云爆彈對(duì)人員綜合殺傷作用的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，考慮了超壓和熱輻射作用建立了云爆彈綜合毀傷概率評(píng)估模型，得到了特定條件下的仿真殺傷概率圖像，分析了不同云爆劑含量和爆炸高度下綜合殺傷概率曲線，揭示了其對(duì)人員綜合殺傷效果的影響。仲倩等［90］分析了沖擊波、熱輻射、破片及窒息等單項(xiàng)毀傷效應(yīng)，建立了溫壓彈綜合毀傷效果評(píng)估模型，針對(duì)溫壓彈對(duì)爆炸場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)的綜合毀傷效果進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明除破片毀傷外，沖擊波毀傷和熱輻射毀傷對(duì)終點(diǎn)毀傷效能貢獻(xiàn)較大。針對(duì)單項(xiàng)毀傷效應(yīng)的毀傷評(píng)估方法不夠全面，為了解決單一熱毀傷元在耦合作用下的效能比例問題，應(yīng)加強(qiáng)基于燃燒毀傷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)挖掘研究，在客觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上給出單項(xiàng)毀傷元權(quán)重。

5 結(jié)論與展望

圍繞燃燒毀傷技術(shù)，從燃燒劑配方設(shè)計(jì)和應(yīng)用、燃燒熱輻射毀傷理論與技術(shù)、燃燒毀傷評(píng)估技術(shù)三個(gè)方面進(jìn)行綜述。燃燒劑配方設(shè)計(jì)和應(yīng)用是關(guān)系燃燒毀傷技術(shù)在實(shí)際中能夠廣泛應(yīng)用的前提，有關(guān)燃燒劑改性新技術(shù)研究是提升燃燒劑燃燒性能和拓展燃燒劑實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的關(guān)鍵，燃燒劑性能的優(yōu)化將有助于增強(qiáng)燃燒毀傷中燃燒源的威力。燃燒熱輻射毀傷理論與技術(shù)研究的重點(diǎn)是火球熱輻射毀傷模型。在燃燒毀傷評(píng)估方面應(yīng)重視多毀傷元耦合時(shí)的評(píng)估技術(shù)研究。當(dāng)前，燃燒毀傷技術(shù)的研究已經(jīng)取得了許多進(jìn)步。燃燒毀傷技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢(shì)將呈現(xiàn)以下三個(gè)主要特點(diǎn)：

（1）在燃燒劑配方設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究方面，開展燃燒劑配方的性能優(yōu)化、燃燒武器裝藥結(jié)構(gòu)技術(shù)、燃燒劑應(yīng)用效果與各種復(fù)雜環(huán)境的最佳匹配性、燃燒劑施放技術(shù)等研究，未來重點(diǎn)發(fā)展高密度高熱值的燃燒材料，研究燃燒毀傷元或結(jié)構(gòu)件的增材制造技術(shù)，突破燃燒彈藥殼體的可燃化、含能化，建立燃燒劑高通量計(jì)算平臺(tái)及智能專家系統(tǒng)，深化燃燒劑裝藥構(gòu)效關(guān)系研究，建立燃燒毀傷元能量輸出與目標(biāo)響應(yīng)程度之間的關(guān)系，大幅提高燃燒彈藥的綜合毀傷效能。

（2）在燃燒熱輻射毀傷理論與技術(shù)研究方面，重點(diǎn)開展以火球溫度為代表的關(guān)鍵模型參數(shù)的測(cè)試技術(shù)研究，對(duì)火球模型特征參數(shù)進(jìn)行修正或者引入新的參量來優(yōu)化火球熱輻射毀傷模型，關(guān)注不同能量量級(jí)的含能材料有效輸出能量形成火球的尺寸效應(yīng)，即爆燃/爆炸對(duì)應(yīng)的大尺度火球熱毀傷效應(yīng)、穩(wěn)態(tài)燃燒對(duì)應(yīng)的中尺度火球熱毀傷效應(yīng)、以活性破片沖擊釋能為代表的小尺度火球熱毀傷效應(yīng)。

（3）在燃燒毀傷評(píng)估技術(shù)研究方面，重點(diǎn)開展對(duì)多種毀傷元耦合作用下的燃燒熱輻射毀傷效應(yīng)精準(zhǔn)評(píng)估方法的研究。傳統(tǒng)的熱輻射準(zhǔn)則還不夠全面，基于燃燒毀傷效應(yīng)的多元化評(píng)估方法應(yīng)逐步建立；重視燃燒毀傷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為支撐和聯(lián)系仿真評(píng)估技術(shù)與評(píng)估理論的橋梁紐帶作用，注重對(duì)燃燒毀傷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累和優(yōu)化，為燃燒毀傷評(píng)估提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持；由于毀傷實(shí)驗(yàn)成本的限制，未來仿真模擬在燃燒毀傷評(píng)估中的應(yīng)用會(huì)成為重要手段。