一种用于倾斜弹体撞击倾斜颗粒层的新型实验装置

我们开发了一套原创的颗粒撞击实验装置，可系统地改变固体抛射体的入射角与靶颗粒层的倾角。尽管大多数自然成坑事件发生在具有不同入射角的倾斜表面上，但此前尚无针对倾斜靶表面的斜撞击实验。为开展系统性撞击实验，必须研制新型实验装置。因此，我们构建了一套撞击实验装置，其入射角与倾角均可独立调节。抛射体注入单元可将直径 6~mm 的塑料球加速至 $v_i\simeq 100$~m~s$^{-1}$ 的撞击速度。注入单元的枪管由三维打印机制作。撞击动力学由高速相机记录，以直接测量撞击速度与入射角。同时测量抛射体的回弹动力学（恢复系数与回弹角）。最终弹坑形状由安装在电动位移台上的线激光轮廓仪测量。通过该系统扫描表面，可构建三维弹坑形状（高度图）。根据测量结果，我们得以定义并测量弹坑的特征量。作为所研制系统开展系统实验的示例，给出了回弹动力学的分析结果。