爆炸半径计算器
计算不同爆炸场景下的爆炸半径、超压效应和安全距离。
输入爆炸当量、起爆高度、与爆心距离、爆炸类型和安全系数，即可基于经过验证的爆炸物理学计算超压、火球半径和危险区边界。
爆炸半径计算器
计算不同爆炸场景下的爆炸半径、超压效应和安全距离。
关于爆炸半径计算器
当爆炸物起爆时，会在极短时间内释放巨大的能量，形成一层高速扩张的高压气体——爆炸波。了解这股波的破坏影响范围，对于安全规划、军事应用、事故调查和拆除工程都至关重要。爆炸半径计算器采用 Hopkinson–Cranz 立方根缩放定律和 Brode 经验超压模型来估算任意距离处的爆炸效应。
Hopkinson–Cranz 缩放定律（也称立方根缩放）指出，不同规模但几何形状和组成相同的炸药，其爆炸波在按装药质量的立方根缩放距离后，具有几何相似性。缩比距离定义为 Z = R / W^(1/3)，其中 R 为实际距离（米），W 为等效 TNT 质量（千克）。同一个 Z 值无论绝对当量大小如何，都会产生相同的峰值超压——这也是缩比距离成为所有经验爆炸模型中核心自变量的原因。
这里使用的峰值超压模型是 Brode（1955）公式：P_s = P_atm × (0.84/Z + 0.27/Z² + 0.70/Z³)，其中 P_atm = 101.325 kPa 为标准大气压。该公式在 Z > 0.1 m/kg^(1/3) 时能较好近似，覆盖与安全计算相关的远场到中场范围。靠近火球（Z < 0.1）时该模型会高估；在极远场（Z > 100）则更适合采用声学近似。
等效当量会根据起爆几何进行调整。地表爆炸会因地面反射将半球形冲击波集中到上半空间，等效上将当量放大：地表起爆的 W_eff = 1.8 × W。空爆以球形向外辐射，W_eff = W。地下爆炸会将部分能量耦合进土壤，因此空气冲击波分量的 W_eff ≈ 0.7 × W。
由 Brode 模型推导出的关键损伤阈值：Z ≈ 1.4 m/kg^(1/3) 对应 100 kPa（1 个大气压的超压，对无防护人员具有致命性）；Z ≈ 3.0 对应 34.5 kPa（5 psi，是爆炸安全标准中常用的危险区边界）；Z ≈ 12 对应约 7 kPa（1 psi，是窗玻璃破裂和轻微结构损伤的阈值）。火球半径基于实验数据估算为 r_fireball ≈ 3.9 × W^(1/3) 米。
安全系数会按比例放大所有关键半径，以提供设计裕度。爆炸物储存和处理的法规标准（如 DoD 6055.9、NATO AASTP-1）通常要求有人建筑采用 1.5 到 2.0 的安全系数。对于任何实际应用，用户都应始终查阅适用法规，并由持证爆炸工程师参与。
爆炸半径示例
下表展示了代表性爆炸场景下的超压和安全距离。
| 参数 | 主要结果 | 场景 |
|---|---|---|
| 100 kg TNT, 地表爆炸, R=50 m, SF=1.5 | Z ≈ 8.86 m/kg^(1/3), P_s ≈ 10.1 kPa（中等）, R_danger ≈ 25 m | 军事炸药装药 |
| 500 kg TNT, 地表爆炸, R=100 m, SF=2.0 | Z ≈ 10.4 m/kg^(1/3), P_s ≈ 8.5 kPa（中等）, R_danger ≈ 57 m | 受控建筑拆除 |
| 50 kg TNT, 空爆, h=20 m, R=30 m, SF=1.0 | Z ≈ 9.79 m/kg^(1/3), P_s ≈ 9.1 kPa（中等）, R_danger ≈ 11 m | 空中起爆场景 |
如何使用爆炸半径计算器
- 输入以 TNT 当量表示的爆炸量。如果使用的不是 TNT 炸药，请将实际质量乘以其 TNT 当量系数（例如 C-4 ≈ 1.34，ANFO ≈ 0.82）。
- 输入起爆高度，单位为米，指地面上方的高度（地表爆炸则填 0）。
- 输入希望评估超压的爆心距离，单位为米。
- 选择爆炸类型：Surface 代表地面爆炸（受地面反射增强），Air burst 代表高空起爆，Underground 代表地下爆炸。
- 设置安全系数（最小 1.0；安全关键应用建议使用 1.5–2.0），然后点击“计算”查看超压、火球半径以及所有危险区半径。
常见问题
什么是缩比距离？它为什么有用？
缩比距离 Z = R / W^(1/3) 是一个无量纲（或带单位表示）的量，可将不同规模装药的爆炸数据压缩到同一条曲线上。由于爆炸波传播的物理规律按能量释放的立方根缩放，给定的 Z 值无论装药绝对大小如何，都会产生相同的峰值超压。这使得小装药试验数据可以外推到更大的当量。
地表爆炸和空爆有什么区别？
地表爆炸发生在地面上或非常接近地面的位置。反射冲击波几乎立即与入射波合并，形成半球形爆炸，其效果大致相当于实际当量的 1.8 倍。空爆发生在空中；入射球面波到达地面后会产生传播较慢的反射波，并在远距离形成马赫干。总能量相同，但空间分布不同。
峰值超压在实际中意味着什么？
峰值超压是爆炸波中高于环境大气压（101.325 kPa）的最大瞬时压力。达到 7 kPa（1 psi）时，窗户会破裂，人可能被飞溅玻璃伤害。达到 34.5 kPa（5 psi）时，住宅建筑会遭受严重结构损坏。达到 100 kPa（1 atm）时，混凝土和砌体结构会坍塌，未受保护人员面临致命的肺部和耳部伤害。
Brode 超压公式有多准确？
Brode 公式在 Z = 0.2 到 50 m/kg^(1/3) 的范围内，可提供适合安全规划的数量级精度。若用于精密工程设计，Kingery-Bulmash 多项式（1984）是标准方法，它覆盖更宽范围，并基于更大的数据集拟合。对于非常近距离效应（Z < 0.2），则需要流体动力学模拟代码。
什么是 TNT 当量系数？
不同炸药每千克释放的能量不同。TNT 当量系数将所有炸药归一到 TNT 的性能（4.610 MJ/kg）。常见当量：ANFO ≈ 0.82，PETN ≈ 1.27，C-4（基于 RDX）≈ 1.34，TATP ≈ 0.88，黑火药 ≈ 0.50。将实际装药质量乘以其当量系数，即可得到本计算器的输入值。
这个计算器能用于核武器吗？
对于大型常规炸药和小型战术核装置，Hopkinson-Cranz 缩放和 Brode 模型能提供合理的初步估算，因为其爆炸物理相似。然而，核爆还涉及热辐射、核辐射和电磁脉冲效应，这些在常规爆炸中都不存在，需要单独建模。该计算器不应作为核效应估算的唯一依据。