超高速发射在空间碎片、航天器防护、超高压等领域有广泛的应用,利用二级炮发射波阻抗梯度飞片并利用波阻抗梯度飞片准等熵加载驱动二级均质飞片,从而实现更高速的发射,是一种重要的超高速加载手段。本文对基于波阻抗梯度飞片的超高速发射技术进行了理论分析、数值模拟和实验研究,主要内容如下:波阻抗梯度飞片准等熵加载理论分析和波阻抗梯度飞片的优化设计。根据准等熵加载理论、冲击波理论对冲击波在梯度飞片和二级飞片中的传播规律进行了分析计算。得到梯度飞片对二级飞片的加载时间随梯度飞片和二级飞片的厚度的变化规律;在相同条件下,准等熵加载的效果能够达到冲击加载效果的两倍。对波阻抗梯度飞片撞击二级飞片实现超高速发射的过程进行了数值模拟研究,结果表明,在一定范围内增加梯度飞片的厚度和层数可以增强梯度飞片的准等熵加载效果;梯度飞片对二级飞片的准等熵加载主要集中在梯度飞片的前半部分。通过数值模拟并结合理论分析,对梯度飞片的梯度分布和厚度进行了优化设计。根据优化设计结果,开展了波阻抗梯度飞片制备技术研究。采用粘结法制备了多层组合梯度飞片。选取TPX(聚4-甲基1-戊烯)-镁合金(MB2)-硬铝(Al)-钛(Ti)-铜(Cu)-钽(Ta)为梯度飞片的组成体系,制备6层和7层,厚度分别为4mm、8mm的组合梯度飞片,飞片平整度高,表面光洁,阻抗梯度明显。采用粉末冶金法、热压烧结制备了密度渐变“Pillow”飞片。飞片选择W-Ti体系,通过W和Ti的不同配比来实现每一层材料密度的变化,通过密度的变化来实现飞片波阻抗值的准连续变化。通过扫描电子显微镜观察,飞片致密性良好,平整度高;对其进行能谱分析,飞片密度梯度变化明显。利用波阻抗梯度飞片进行超高速发射实验研究。选用磁测速手段进行测速,设计了与之配合使用的炮管滑动连接发射装置;成功利用波阻抗梯度飞片对二级均质飞片进行准等熵加载驱动,实现了二级飞片的超高速发射。在5km/s的发射状态下利用多层组合梯度飞片成功将质量为0.6g的钛飞片驱动到7.1km/s;在5km/s的发射状态下利用密度渐变“pillow”飞片成功将质量为0.6g的钛飞片驱动到7.2km/s,且二级飞片形态完好,验证了前述波阻抗梯度飞片优化设计理论。