前　言

作者从事高动态装备研究20年。出版本书的第一个目的是对课题组10余年云爆战斗部燃料抛撒浓度测试方法和技术做全面工作总结，为当前和今后从事相关工作或有兴趣的人员提供参考；另一个目的是表明我们对有关云雾爆轰浓度测试的观点和认识，试图为今后正确开展云雾爆轰测试技术和应用研究起到一定作用。

本专著的成果由北京理工大学机电动态控制国防重点实验室娄文忠团队、北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室王仲琦团队，以及西安机电信息研究所李楚宝团队10余年研究总结而成，包含完整的动态云雾浓度测试内容，具有系统性和先进性。

动态云雾浓度测试方法与技术是云雾爆轰学的重要组成部分，主要研究问题包括：云爆燃料抛撒的动态云雾浓度分布规律，动态云雾浓度的测试方法，动态云雾浓度的测试系统技术，以及动态云雾浓度分布规律的试验研究等。动态云雾浓度测试理论与技术具有军民两方面应用背景。军用方面最突出的应用背景是云爆武器（通常称之为云爆弹）。民用方面更是有广泛的应用前景，如粉尘作业环境的粉尘云雾浓度检测，降低作业人员因吸入性粉尘对身体健康所造成的损害；通过实时粉尘浓度检测降低粉尘环境引发的爆炸危害等。本书系统阐述了云爆弹燃料抛撒的动态云雾浓度分布机理、测试方法、测试样机研制、云爆浓度动态测试试验等。动态云雾浓度测试方法与技术是由云爆弹推动发展起来的，可以说没有云爆弹的推动就没有动态云雾浓度测试方法与技术。

云爆弹是20世纪60年代美国首先发展起来的一种新概念武器装备，它改变了常规武器弹药的理念，是常规武器发展的一场革命。云爆弹填装的不是炸药，而是不含氧或含少量氧的燃料。在武器战斗部到达目标处时通过武器控制系统将战斗部填装的燃料抛撒至空中，形成燃料空气云雾（通常云爆弹也叫作燃料空气炸弹）。当燃料空气云雾达到理想爆轰状态时，通过引信起爆云雾，实现大范围爆轰，对大型面目标具备战略性毁伤效能。

动态云雾浓度测试方法与技术拟解决的核心问题是二次起爆引信在与云雾动态交会过程中的引战配合，二次起爆型云爆弹燃料抛撒的浓度识别与最优云雾起爆浓度的二次起爆，实现云雾爆轰最优效能。

本书包含了云爆抛撒动态云雾浓度测试的主要内容，共分四篇，第一篇：云爆燃料抛撒浓度分布模型；第二篇：动态云雾浓度测试方法；第三篇：动态云雾浓度测试技术；第四篇：动态云雾浓度检测应用。在内容设置上，本书力求具有系统性和先进性。

第一篇包括2章。首先介绍了固液混合燃料抛撒云雾浓度分布及其特点（第2章），通过流体数值仿真方法系统介绍了燃料抛撒的仿真理论和研究方法，获得固液混合燃料在不同装药量、不同抛撒初速等边界条件下的云雾动态分布特性。然后通过仿真手段介绍了二次起爆型云爆弹的动态云雾与二次起爆引信的交会状态以及爆轰能量估计（第3章）。通过对云爆燃料抛撒云雾浓度分布、引战配合的机理分析，对设计动态云雾浓度检测研究提供了具有直接参考价值的数据结果和设计依据。

第二篇包括3章。主要依据当前云雾浓度检测手段，并结合云爆抛撒的特点和当前传感器技术的发展进程，系统介绍了光学（第4章）、电场（第5章）、超声（第6章）云雾浓度测试方法。这些内容构成了实现二次起爆型云爆弹燃料抛撒可靠的云雾浓度感知，结合二次起爆型云爆弹燃料物理参数，给出云雾浓度计算结果，为二次起爆型云爆战斗部自主最优爆轰浓度识别奠定理论基础。

第三篇包括4章。针对云爆燃料抛撒云雾浓度分布的高动态性，进行了基于超声衰减的云雾浓度检测技术模型建立和测试数据分析，形成了声电复合云雾浓度检测技术（第7章），双频超声复合云雾浓度检测技术（第8章），脉冲超声云雾浓度检测技术（第9章）。进行了二次起爆型云爆弹引信结构设计，研制了相应的引信原理样机，以及云爆燃料抛撒模拟实验平台、燃料抛撒浓度测试验证、真实云爆燃料抛撒动态云雾浓度测试和引信—云雾交会浓度识别的试验，为二次起爆型云爆弹的引战配合设计提供数据支撑（第10章）。针对目前远程制导火箭云爆弹、子母式云爆弹以及航空炸药云爆弹等高速复杂系统、起爆控制难度较大的弹种，研究适合装备的云雾浓度检测系统和相应的引信控制系统。本书将经过测试研制获得的技术提供给读者分享。

第四篇包括2章。主要将云雾浓度的相关检测进行扩展，云雾扩散模型可以视为多相流的运动过程，对其参数检测进行流量计算与流型的辨识，以及对现实生活中粉尘云雾爆炸风险预警系统进行了概略性叙述（第11章）；最后，结合当前信息技术、智能技术的快速发展，进行了云雾浓度智能提取与识别技术的前沿性、概况性论述（第12章），为后期动态云雾浓度系统性进一步研究提供参考。

本书的出版与有关单位的支持和众多人员的参与是分不开的。首先感谢支持我们开展有关动态云雾浓度测试理论与技术研究的单位，主要有中国兵器科学研究院、西安机电信息研究所和爆炸科学与技术国家重点实验室（北京理工大学）等。

感谢参加我们有关动态云雾浓度测试理论与技术研究工作的所有人员。除几位作者外，先后参与研究工作与相关试验的有北京理工大学汪金奎博士、冯恒振博士后、刘鹏高级工程师、孙毅博士、何博博士、赵飞博士，硕士刘伟桐、吉童安、赵悦岑、苏子龙、苏文亭，西安机电信息研究所潘晓建、陈朝辉、任俊峰、张晓冬及孙君高级工程师等。此外，西安机电信息研究所邹金龙研究员、夏磊高级工程师等，北京理工大学郭明儒博士、章艳博士、武伟伟博士、陈腾飞硕士也做了原创性研究工作，在此一并表示感谢。