跨介質航行器高速斜入水跳彈現象研究

周可，黃振貴，陳志華，劉想炎，王浩

（南京理工大學 瞬態物理國家重點實驗室，南京 210094）

隨著跨介質航行器的發展，近來越來越多的國家開始研究跳彈現象，能在飛行過程中反復出入水面，對作戰計劃的隱蔽性有很大的提升。跳彈現象也已經在軍事上得到應用，也就是“跳彈桅頂轟炸”。早在二戰時期，W.Barnes就利用跳彈轟炸德國魯爾水壩，隨后在太平洋戰爭中，美國也效仿英國的跳彈，對日軍艦隊進行轟炸。相比于高空投射，低空的跳彈有著更好的隱蔽性和精準性，因此航行器的跳彈現象也得到了更大的關注，如果能較好地掌握這一現象的規律，就能開發出一種突防能力更好武器。

入水問題的研究最早開始于19世紀末，Worthington等利用閃光照相機對剛性球體垂直入水過程中發生的一系列現象進行了試驗研究。對于物體入水穩定性方面的研究，侯宇等通過試驗探究了射彈小角度高速入水時產生的超空泡對射彈的彈道軌跡的影響，以及高負載對彈體的損傷。胡青青探討了4種頭型、3種長徑比射彈高速入水時的穩定性和空泡形態，并分析了其對入水過程的影響。黃鴻鑫等通過數值模擬方法，從空泡形態、速度衰減以及俯仰角變化探討了射彈頭部形狀和質心位置對高速入水穩定性的影響。鄭磊基于STAR-CCM+和ABAQUS聯合仿真對彈體進行了垂直和傾斜入水雙向耦合計算，分析了在入水過程中彈體的動力學特性、彈體表面變量以及應力應變情況。

跳彈現象則是物體入水失穩方面的一種表現，對于跳彈問題的系統性研究最開始以剛性球體為研究對象。……