复合油相乳化炸药爆炸特性的实验研究

为了探究不同复合油相材料制得的乳化炸药爆炸特性,分别以邢台云山油脂、唐山油脂、成功机电油脂、河南荥阳油脂和峰峰矿区油脂为主要油相材料制得乳化炸药;利用电测法测试各试样的爆速,利用铅柱压缩法测定各试样的猛度,并测定各乳化炸药试样的殉爆距离。结果发现,峰峰矿区油脂制备的乳化炸药爆速最大达到6024 m/s,河南荥阳油脂制备的乳化炸药猛度最大,达到14.07 mm,唐山油脂制备的乳化炸药猛度最小为12.00 mm,河南荥阳油脂制备的乳化炸药殉爆距离最大,达到50 mm的距离。     

FOX-7和RDX基含铝炸药的冲击起爆特性

为研究FOX-7和RDX基含铝炸药的冲击起爆特性,对其进行了冲击波感度试验和冲击起爆试验,结合冲击波在铝隔板中的衰减特性,确定了FOX-7和RDX基含铝炸药的临界隔板值和临界起爆压力,并通过锰铜压阻传感器记录了起爆至稳定爆轰过程压力历程的变化。结果表明,以Φ40mm×50mm的JH-14为主发装药时,FOX-7和RDX基含铝炸药临界隔板值分别为37.51和34.51mm,对应的临界起爆压力为10.91和11.94GPa;起爆压力为11.58GPa时,FOX-7炸药的到爆轰距离为25.49~30.46mm,稳定爆轰后的爆轰压力为27.68GPa,爆轰速度为8 063m/s;起爆压力为14.18GPa时,RDX基含铝炸药的到爆轰距离为17.27~23.53mm,稳定爆轰后的爆轰压力为17.16GPa,爆轰速度为6 261m/s。     

铝含量对RDX基含铝炸药爆压和爆速的影响

利用锰铜压力传感器和测时仪测量了不同铝含量的RDX基含铝炸药的爆压和爆速。拟合出爆压、爆速与铝含量的关系式,分析了铝含量对RDX基含铝炸药爆压、爆速的影响因素。结果表明,随着铝含量的增加,RDX基含铝炸药的爆压和爆速呈线性减小。计算了铝粉的质量分数在0~40%时所对应的PC-J=A(x)0ρD2中的A(x)值,拟合出A(x)值与铝含量的关系式,得到RDX基含铝炸药爆压与爆速之间的关系式。     

低爆速膨化硝铵炸药的配方研究

介绍了低爆速膨化硝铵炸药的制备技术特点 ,通过配方设计及试验研究 ,得到低爆速膨化硝铵炸药的最佳配方 ,其性能为爆速约 2 1 0 0 m/ s,传爆距离在 50 m以上 (装药直径 32 mm)     

DNTF基含铝炸药复合装药的驱动特性

设计了内外层分别由含铝质量分数为5%和20%的DNTF基炸药组成的复合装药。采用直径50mm圆筒试验测量了其爆速及圆筒壁的膨胀位移,研究了不同复合装药结构的能量释放特性,并与单一配方装药进行了对比。结果表明,内层为高爆速炸药时,爆速约为两种单一装药的平均值,后期驱动能力没有显著增强,格尼系数仅为2.86mm/μs;外层为高爆速炸药时,爆速略低于高爆速单一装药,爆轰波形具有明显的内聚特征,提高了内层低爆速炸药的能量释放速率,驱动能力持续增强,格尼系数为2.93mm/μs。     

用弹簧探针法测试含硼铝炸药的爆轰性能

为探索硼铝复合粉在热固PBX中的应用,以HMX为基,加入氧化剂高氯酸铵(AP)、硼铝复合粉和聚氨酯黏结剂,设计和制备了6种配方的含硼铝炸药;分别制备3种带壳体及3种不带壳体的Φ50mm含硼铝炸药柱;用弹簧探针法测试了无壳体药柱和带壳体药柱的爆速,分别用经验公式和相对凹坑深度法计算了爆压,讨论了硼铝复合粉含量对其爆轰性能的影响。结果表明,炸药GH-4、GH-5和GH-6用手工浇注成型,Φ50mm×150mm炸药柱密度在1.530~1.570g/cm3之间,爆速在6.900~7.400mm/μs之间,爆压约19GPa,适用于含硼铝炸药配方筛选;炸药PF-1、PF-2和PF-3用真空振动浇注成型,Φ50mm×110mm炸药柱密度约1.693g/cm3,爆速在7.800~8.000mm/μs之间,爆压约24GPa。炸药PF-3中含质量分数20%、硼铝质量比1∶1的复合粉,含金属炸药的组合效应使少量硼铝复合粉在反应区参加反应,其爆速和爆压值较其他配方高,表明弹簧探针法可作为炸药爆速测试的一种补充电测法,在无法实施铜箔探针法的情况下,可以考虑用弹簧探针法。     

可变形战斗部主辅装药殉爆研究

为确定主辅装药的选型原则,对主装药在两种辅装药滑移爆轰作用下的动态响应过程进行了数值仿真研究,着重考察了辅装药爆轰性能和主辅装药间的隔爆层对冲击波衰减的影响,并结合非均质炸药的冲击起爆临界能量判据,得到传入主装药内的脉冲压力和脉冲持续时间.结果表明,引起主装药殉爆的主要因素是主装药的爆轰感度和辅装药的爆轰压力,隔爆层位置应位于辅装药和外壳体之间.     

炸药爆轰参数与空中爆炸冲击波超压的关系

为研究炸药爆轰参数与空中爆炸冲击波超压之间的关系,设计了不同铝含量的RDX/Al、HMX/Al混合炸药,并进行了空中爆炸试验。根据爆炸相似理论,用相同条件下实测TNT超压数据,计算了冲击波超压的TNT当量。采用不同方法计算了炸药的爆轰参数。结果表明,炸药空中爆炸冲击波超压与爆热、爆容和爆速乘积TNT当量的1/3次方满足线性关系,且回归线在y轴上的截距为0,斜率与炸药的类型有关。对于TNT,斜率为1;对于RDX/Al混合炸药,斜率为1.053(R2=0.9996);对HMX/Al混合炸药,斜率为1.073(R2=0.9995),表明炸药的爆热、爆速和爆容对空中爆炸冲击波超压的影响相同。     

可变形战斗部主辅装药殉爆研究

为确定主辅装药的选型原则，对主装药在两种辅装药滑移爆轰作用下的动态响应过程进行了数值仿真研究，着重考察了辅装药爆轰性能和主辅装药间的隔爆层对冲击波衰减的影响，并结合非均质炸药的冲击起爆临界能量判据，得到传人主装药内的脉冲压力和脉冲持续时间。结果表明，引起主装药殉爆的主要因素是主装药的爆轰感度和辅装药的爆轰压力，隔爆层位置应位于辅装药和外壳体之间。     

CL-20基含铝炸药爆轰波阵面法向速度与曲率的关系

采用高速扫描相机及电探针测速法测量了具有相同铝含量的CL-20基和RDX基含铝炸药的拟定态爆轰波形及爆速,分析了炸药波阵面法向速度Dn与曲率κ之间的函数关系。结果表明,CL-20基含铝炸药的爆轰波阵面较RDX基含铝炸药的平坦,其法向爆速受曲率效应的影响也较RDX基含铝炸药的小。当κ0.005mm-1时,其法向爆速的下降速率明显小于RDX基含铝炸药;当κ0.005mm-1时,其法向爆速的下降速率略高于RDX基含铝炸药。     

压装工艺对CL-20基炸药性能及聚能破甲威力的影响

利用常温成型和热压成型两种工艺制备了典型的CL-20基混合炸药装药,测试了其装药密度、密度均匀性、力学性能、爆速,计算了格尼系数。对Φ50mm标准聚能装药进行了破甲试验。验证了不同压装工艺条件下装填CL-20基炸药装药聚能射流对45号钢靶的侵彻深度和穿孔直径效果。结果表明,与常温成型CL-20基装药相比,热压成型工艺条件时装药的密度提高不小于1.46%,密度均匀性、爆速和格尼系数和破甲能力试验数据均有不同程度的提高,且Φ50mm标准聚能射流对45号钢靶的平均穿深从310mm提高至343mm,平均穿孔直径由18.0mm增至23.5mm。     

微/纳米粒度级配对炸药爆轰波阵面D_n(κ)关系的影响

为了研究微/纳米铝粉/RDX粒度级配对含铝炸药爆轰波阵面曲率效应的影响,采用光学波形扫描及电探针测速法测量了不同微/纳米铝粉/RDX粒度级配的含铝炸药在常温环境下的拟定态爆轰波形及爆速,并基于实验结果分析了炸药爆轰波阵面法向速度D_n与当地曲率κ之间的函数关系。结果表明,采用微/纳米铝粉/RDX粒度级配时,波阵面弯曲程度明显变小,且法向爆速受曲率效应的影响减弱,其中,微/纳米RDX颗粒质量比为50∶25或微/纳米铝粉颗粒质量比为15∶5时波形较为平坦,其最大曲率分别约为0.013和0.014mm~(-1),法向爆速较拟定态爆速的最大降幅分别约为0.03和0.04mm/μs,相当于常规微米试样的56%和61%,反映出波阵面能量因侧向流动而发生的损耗较小。     

RDX基铝薄膜炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较

为了减少铝粉炸药在生产过程中因铝粉对环境污染,降低铝粉炸药的撞击感度,提高含铝炸药的成型性及力学性能,将RDX用铝薄膜分层包裹得到新型的铝薄膜混合炸药。将铝薄膜混合炸药与铝粉炸药进行水下爆炸实验与爆速实验,得到两种炸药的爆速与压力时程曲线,经过分析计算得到两种炸药的压力峰值、冲量、冲击波能、气泡脉动周期与气泡能。结果表明：铝薄膜炸药药柱的轴向为RDX与铝薄膜独立贯通的结构,有利于降低混合炸药中添加物对基体炸药爆轰波传播的影响,从而使铝薄膜混合炸药的爆速高于铝粉炸药,导致铝薄膜炸药的冲击波损失系数高于铝粉炸药,使铝薄膜混合炸药的总能量、比气泡能与铝粉炸药相当情况下,其比冲击波能却降低了10.16%～10.33%,计算过程说明铝薄膜混合炸药的C-J压力计算公式具有合理性。     

耐低温乳胶基质的制备与性能测试

为了改善乳化炸药在高寒地区应用时的贮存和应用性能,基于配方改进探索了乳化炸药乳胶基质的低温贮存稳定性;考察了水含量、高分子乳化剂含量和抗冻剂种类对乳胶基质耐低温性能的影响,得到了最佳乳胶基质配方;采用国标炸药试验方法测试了最佳乳胶基质配方制备的乳化炸药在低温(-32℃)贮存后的爆速、殉爆距离和猛度。结果表明,当水质量分数为12%、高分子乳化剂质量分数为1%、以质量分数为0.25%的聚丙二醇(PPG)作抗冻剂,乳胶基质的抗冻性能最佳,-32℃下冷冻30d后,析晶率为35.37%,乳胶基质仍未完全破乳;采用树脂微球敏化制成的乳化炸药在低温(-32℃)贮存15d后爆炸性能较常温贮存时变化较小,爆速由常温时的4439m/s降为4399m/s;殉爆距离不变,为80mm;猛度由常温时的18.48mm降为17.75mm;贮存20d后,出现拒爆。     

改进光面爆破炸药的途径

目前的矿用炸药品种、规格以及包装,在深孔光面爆破中难于直接使用。原因是铵梯炸药的“管道效应”,以及目前普遍采用的空气间隔不偶合装药比连续不偶合装药的单点起爆复杂。对比,发展我国光爆炸药的途径是:研制和生产新型光爆炸药,其爆速应     

储氢型乳化震源弹配方设计及爆轰性能研究

为了提高乳化震源弹的爆炸威力和抗压性能,同时减少环境污染和安全隐患,设计了一种储氢型乳化震源弹,以TiH_2-玻璃微球复合敏化的乳化炸药作为起爆药柱,MgH_2化学敏化的乳化炸药作为主装药。利用猛度实验、爆速实验、水下爆炸实验和冲击波动压实验,分别研究了TiH_2-玻璃微球复合敏化乳化炸药的爆炸威力和MgH_2化学敏化乳化炸药的爆炸威力及抗压性能。结果表明,与传统乳化震源弹相比,储氢型乳化震源弹中TiH_2-玻璃微球复合敏化的乳化炸药爆炸威力大,铅柱压缩量为23.80mm,达到军用炸药猛度,同时爆速达到4 659m/s,适合作为起爆药柱代替TNT起爆药柱;MgH_2化学敏化乳化炸药的爆炸威力大且抗压性能好,峰值压力、比冲量、冲击波总能较传统玻璃微球敏化炸药分别提高了8.7%、12.4%、33.0%,适合作为主装药代替乳化炸药主装药;采用储氢型乳化震源弹替代传统震源弹具有较好的应用前景。     

军民两用乳化炸药的制备

为解决战争期间军用炸药短缺的问题,以民爆行业生产的乳化炸药为研究对象,通过添加乙二胺二硝酸盐(EDD)、钝化RDX等高能组分,增加其能量水平;通过高效乳化剂丙烯酰化Span 80及微乳化技术进一步提高乳化炸药的稳定性,形成高能乳化炸药。结果表明,当EDD和钝化RDX的质量分数均为10%时,乳化炸药的装药密度为1.57g/cm3,爆速为6 120m/s,威力(TNT当量)136%,爆热4 910kJ/kg。     

双元炸药装药空中爆炸的输出特性

选择3种复合炸药制备了双元炸药装药试样,测量了其空中爆炸冲击波超压-时间历程,并与单一炸药装药进行了比较.研究了双元装药结构空中爆炸的输出特性,采用高速摄影仪测定了爆炸火球的特征参数.结果表明,双元炸药装药结构可使两部分装药之间产生能量耦合,从而提高装药的能量输出.采用外层高爆速炸药包裹内层非理想炸药的内外层双元装药结构,不仅能提高空中爆炸的冲击波效应,而且可以增加爆炸火球的持续时间.     

炸药在等离子体起爆下的能量输出特性

为了得到炸药在等离子体起爆下的能量输出特性,选择空气中炸药冲击波超压和爆热作为能量输出的特征参数,金属丝电爆炸作为等离子体产生源,测定了TNT在镍铬合金丝(Ni-Cr)、钨丝(W)、钼丝(Mo)和铜丝(Cu)等离子体起爆下的空气中冲击波超压曲线,分析了金属材质对冲击波超压的影响;基于爆热量热仪和等离子体发生装置测定了TNT、RDX和HMX的爆热。结果表明,各类等离子体均可以起爆TNT,合金丝在等离子体起爆下的冲击波超压明显高于单质金属丝,冲击波峰值超压大小顺序为Ni-CrWMoCu;TNT、RDX和HMX在Ni-Cr等离子体起爆下的爆热值分别是4 304.1、5 491.7和6 254.8J/g,爆热值均大于装药密度超过80%理论最大密度下的文献值,表明等离子体起爆有助于提高炸药的能量释放效率和爆轰完全性。     

新型复合炸药KD-1的能量输出特性和力学性能

为同时解决炸药的能量输出和力学强度问题,研发了一种以RDX为基的新型复合炸药KD-1,用水下爆炸压力测试系统研究了KD-1炸药的能量输出特性.结果表明,KD-1炸药的冲击波压力峰值和冲击波比能都比RDX有所提高,冲击波压力峰值是RDX的1.1倍,爆热是RDX的1.3倍.用万能实验机测试了KD-1的抗压力学性能,得出其抗压强度为6.82 MPa,破坏应变为4.3%.