ВЗРЫВНА́Я ВОЛНА́

Рис. 1. Эволюция взрывной волны с образованием ударной волны. Кривые 1, 2, 3 – профили давления взрывной волны в последовательные моменты времени t1<t2<t3. В момент t3 образовалась ударная...

ВЗРЫВНА́Я ВОЛНА́, вол­на дав­ле­ния (и др. 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 В. в. име­ет сна­ча­ла не­пре­рыв­ный про­филь дав­ле­ния и её пе­ред­ний край (фронт вол­ны) дви­жет­ся со ско­ро­стью зву­ка в не­воз­му­щён­ном ве­ще­ст­ве. Уча­ст­ки вол­ны с бóль­шим 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 $ΔP$ на фрон­те удар­ной вол­ны от ко­ор­ди­на­ты фрон­та $r$ удов­ле­тво­ря­ет за­ко­ну по­до­бия, со­глас­но ко­то­ро­му $ΔP=f(r/Q^{1/3})$, 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:$$\bigtriangleup P=0,75r_0^{-1} + 2,5r_0^{-2}+ 6,5r_0^{-3}\,кг/см^2,\\ r_0=r(\lambda Q)^{-1/3},\:\: 1 < r_0 < 10.$$Здесь энер­гия $Q$ вы­ра­же­на в 10⁶ кал, $r$ – рас­стоя­ние от цен­тра взры­ва до фрон­та В. в., $λ=1$ при взры­ве в без­гра­нич­ной воз­душ­ной сре­де и $λ=2$ при на­зем­ном взры­ве.

Рис. 2. Фазы сжатия 1 и разрежения 2 сферической взрывной волны на большом расстоянии от центра взрыва.

На рас­стоя­ни­ях, бо́ль­ших по срав­не­нию с ли­ней­ны­ми раз­ме­ра­ми за­ря­да, сим­мет­рия об­щей кар­ти­ны взры­ва и фор­мы фрон­та В. в. при­бли­жа­ет­ся к сфе­ри­че­ской. При за­дан­ной энер­гии взры­ва умень­ше­ние ин­тен­сив­но­сти В. в. с рос­том $r_0$ в осн. обу­слов­ле­но уве­ли­че­ни­ем по­верх­но­сти фрон­та. По ме­ре уда­ле­ния сфе­рич. В. в. от цен­тра взры­ва в ней кро­ме фа­зы сжа­тия по­яв­ля­ет­ся фа­за раз­ре­же­ния (рис. 2). Со­глас­но асим­пто­тич. тео­рии за­ту­ха­ния сфе­ри­че­ской В. в., при $r_0≫1$ про­фи­ли дав­ле­ния фаз при­бли­жа­ют­ся к тре­уголь­ным. Пло­ские В. в., рас­про­стра­няю­щие­ся, напр., в тру­бах по­сто­ян­но­го се­че­ния, за­ту­ха­ют го­раз­до сла­бее сфе­рич. волн. На ста­дии до об­ра­зо­ва­ния удар­ной вол­ны они де­фор­ми­ру­ют­ся, прак­ти­че­ски не ос­ла­бе­вая. По­сле об­ра­зо­ва­ния удар­ной вол­ны за­ту­ха­ние уси­ли­ва­ет­ся, и при $r_0≫1\: ΔP$ убы­ва­ет про­пор­цио­наль­но $r_0^{-1/2}$. В пло­ской В. в. фа­за раз­ре­же­ния от­сут­ст­ву­ет.

Кро­ме скач­ка дав­ле­ния ΔP к важ­ным ха­рак­те­ри­сти­кам В. в. от­но­сят­ся её им­пульс и вре­мя дей­ст­вия. Им­пуль­сы фаз сжа­тия и раз­ре­же­ния сфе­рич. 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 В. в. 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.

Н. М. Куз­не­цов.