Взрывная волна

ВЗРЫВНАЯ ВОЛНА, волна давления (и других взаимосвязанных термодинамических и газодинамических величин), распространяющаяся от места взрыва в окружающее пространство. Тепловыделение и возрастание давления в очаге взрыва обычно происходят в течение конечного времени. При этом взрывная волна имеет сначала непрерывный профиль давления и её передний край (фронт волны) движется со скоростью звука в невозмущённом веществе. Участки волны с большим давлением перемещаются быстрее и приближаются к фронту, который становится более крутым и превращается в газодинамический разрыв - ударную волну (рис. 1), движущуюся со сверхзвуковой скоростью. Образование ударной волны происходит тем раньше, чем меньше время выделения энергии взрыва по сравнению с характерным временем расширения продуктов взрыва (она может образоваться и внутри источника взрыва). Зависимость скачка давления ΔР на фронте ударной волны от координаты фронта r удовлетворяет закону подобия, согласно которому ΔР = f(r/Q^1/3), где f(r/Q^1/3) - универсальная функция для всех геометрически подобных зарядов данного взрывчатого вещества (ВВ), Q - энергия взрыва, пропорциональная объёму заряда. Приближённым количественным выражением этой функции для типичных зарядов конденсированных ВВ в воздухе является формула Садовского:

Здесь энергия Q выражена в 10⁶ кал, r - расстояние от центра взрыва до фронта взрывной волны, λ = 1 при взрыве в безграничной воздушной среде и λ = 2 при наземном взрыве.

На расстояниях, больших по сравнению с линейными размерами заряда, симметрия общей картины взрыва и формы фронта взрывной волны приближается к сферической. При заданной энергии взрыва уменьшение интенсивности взрывной волны с ростом r₀ в основном обусловлено увеличением поверхности фронта. По мере удаления сферической взрывной волны от центра взрыва в ней кроме фазы сжатия появляется фаза разрежения (рис. 2). Согласно асимптотической теории затухания сферической взрывной волны, при r₀ >> 1 профили давления фаз приближаются к треугольным.

Плоские взрывные волны, распространяющиеся, например, в трубах постоянного сечения, затухают гораздо слабее сферических волн. На стадии до образования ударной волны они деформируются, практически не ослабевая. После образования ударной волны затухание усиливается, и при r₀ >> 1 ΔР убывает пропорционально r₀^-1/2. В плоской взрывной волне фаза разрежения отсутствует.

Кроме скачка давления ΔР к важным характеристикам взрывной волны относятся её импульс и время действия. Импульсы фаз сжатия и разрежения сферической волны сравнимы по величине, но фаза разрежения сильно растянута во времени и имеет обычно намного меньшую разрушительную силу по сравнению с фазой сжатия.

На больших расстояниях взрывная волна превращается в звуковую волну с разрывом на фронте.

Лит.: Физика взрыва. 2-е изд. М., 1975; Садовский М. А. Избранные труды. Геофизика и физика взрыва. М., 2004.