爆轰化学:非理想炸药中的扩散控制

炸药的性能既是爆轰波阵面附近所释放的峰值能量的函数,又是泰勒(Taylor)波期间释放的余能的函数。爆轰波阵面和膨胀之间能量的相对分配以及膨胀中能量释放的速率可能受化学动力学过程或扩散过程的支配。爆轰量热法已是研究这些过程所用的主要实验方法。对硝铵(AN)和梯恩梯(TNT)的一些配方,确定了总的能量释放;也确定了膨胀等熵线上一点或一个区域爆轰产物的定量分析。在这些配方中,组份和AN的颗粒大小都是变化的。为进一步洞察反应区中或其附近发生的反应,对选用的炸药也应用了同位素示踪法。在一种理想均质炸药中,做了类似的实验。     

含铝炸药圆筒试验与数值模拟

采用圆筒试验研究了两种直径(50 mm和100 mm)含铝炸药的作功能力,获得了圆筒壁膨胀位移与时间的关系.利用有限元动力学程序LS-DYNA,采用Lee-Tarver点火增长三项式模型对两种含铝炸药的圆筒实验进行了数值模拟.通过与实验结果相比较,得到了含铝炸药的爆轰产物JWL状态方程和反应速率函数的参数,较好地再现了两种含铝炸药圆筒试验结果的参数.Lee-Tarver点火增长三项式模型能够较好地反映含铝炸药后期能量释放驱动圆筒壁膨胀的过程.     

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。     

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。     

炸药非理想爆轰能量释放与能量利用的关系

通过对C-J模型条件下多方状态方程的修正,得到炸药非理想爆轰过程的p-υ关系.通过典型炸药算例,讨论了在不同释能速率快慢指数(n)和释能(q)条件下,非理想爆轰膨胀功(W)的相对能量利用趋势,得出W-q与W-n的关系曲线,可为高能常规毁伤技术和战斗部设计中装药非理想爆轰的能量利用效率优化提供理论依据.     

JBO-9021炸药初始密度对爆轰波阵面曲率效应的影响

采用高速扫描相机及电探针,在室温环境下对不同初始密度(1.894~1.901g/cm3)、不同半径(5.0、7.5、15.0mm)的钝感炸药JBO-9021药柱开展了曲率效应实验,获取了拟定态爆轰波阵面形状及波速,分析了其随炸药柱密度及半径的变化。结果表明,随着炸药JBO-9021的初始密度由1.894g/cm3增至1.901g/cm3,3种不同半径JBO-9021药柱的爆轰波拟定态波速均增大,拟定态波阵面形状变得更为平坦,波阵面中心点与边界点之间的波到达时间差降低;在小曲率范围内(κ0.2mm-1),JBO-9021药柱爆轰波波阵面法向波速Dn与当地曲率κ的关系(Dn(κ)关系)不受药柱半径及密度的影响,当曲率κ0.2mm-1时,Dn(k)关系随药柱半径及炸药密度呈现离散趋势,药柱半径及初始密度共同影响爆轰波波阵面大曲率的Dn(κ)关系。     

炸药爆轰时的能量释放

炸药的一个重要特征就是在一定的外界作用下能发生爆轰化学反应,在极短的时间内放出巨大的能量,使爆轰产物达到极高的温度和压力而完成破坏或抛掷作用。单位质量炸药在爆轰时放出的能量叫爆轰能(E_d),这一能量如用热量的单位表示就叫作爆轰热(Q_d)。目前已经能够用实验的方法,测定炸药爆轰后产物在一定条件下冷却到室温时放出的热量。为了和前面所讲的爆轰热相区别,习惯上把这一实验测定的热值称之为爆热(或爆炸热、爆破热)(Q_e)。     

炸药爆轰时的能量释放

炸药的一个重要特征就是在一定的外界作用下能发生爆轰化学反应,在极短的时间内放出巨大的能量,使爆轰产物达到极高的温度和压力而完成破坏或抛掷作用。单位质量炸药在爆轰时放出的能量叫爆轰能(E_d),这一能量如用热量的单位表示就叫作爆轰热(Q_d)。目前已经能够用实验的方法,测定炸药爆轰后产物在一定条件下冷却到室温时放出的热     

四种典型炸药燃烧转爆轰试验研究

为了对常用组分构成的炸药燃烧转爆轰(DDT)过程进行预估,采用熔铸工艺制备了P1(40%TNT/60%RDX)、P2(40%DNTF/40%HMX/10%TATB/5%Al/5%添加剂)、P3(25%DNTF/40%AP/30%Al/5%添加剂)3种混合炸药,采用浇注工艺制备了P4(30%RDX/30%AP/30%Al/10%添加剂)炸药,用同轴电离探针测试技术对4种炸药进行了DDT试验,从DDT管的破碎状态、DDT过程中波阵面传播速度及爆轰转变距离分析了DDT响应特征。结果表明,炸药P1、P2、P3发生了DDT,爆轰转变距离范围分别为750~825mm、375~450mm、675~750mm,炸药P4未发生DDT;炸药P2的DDT管破裂最剧烈,炸药P3次之,炸药P1最小,表明DDT管的破碎程度与炸药的爆压正相关;炸药配方中含有热分解温度接近的组分,使热分解放热量快速叠加,促使燃烧状态失稳,提高燃烧向爆轰的转变;浇注成型工艺由于存在惰性添加剂对炸药组分的隔离包覆和吸热作用,降低了炸药由燃烧向爆轰转变的可能性。     

树脂微球对乳化炸药爆轰性能影响的实验研究

为了研究新型敏化剂树脂微球对乳化炸药爆轰性能影响,分别使用树脂微球、膨胀珍珠岩和化学气泡敏化的方式对制备的乳胶基质进行敏化,得到三种不同类型的乳化炸药。利用电测法和水下爆炸能量法对其爆轰性能进行了实验研究。结果表明,在相同条件下,树脂微球敏化的乳化炸药的爆速和水下爆炸能量值都最大,膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药次之,化学敏化的最小。由此可以看出,树脂微球作为一种新型乳化炸药敏化剂,在一定的条件下,具有较好的应用前景。     

炸药的加速金属能力与分子结构关系的探讨

根据炸药分子结构的特点,应用量子力学原理和化学动力学的观点,探讨了炸药的分子结构与其在爆轰过程中能量释放速率之间的关系及炸药的分子结构与其加速金属能力之间的关系,发现共轭炸药具有能量释放快的特点,非共轭炸药具有持续加速金属的特性,高能量和能量释放快是炸药具有优越加速能力的必要条件,高能量、高密度共轭炸药是值得探索的一类炸药。     

采用加速量热法评价防爆硝酸铵的热稳定性

在模拟硝酸铵(AN)的生产工艺流程中加入防爆添加剂制成防爆AN,按照工业炸药配方制成铵油炸药,并用8^#雷管起爆,实验表明该防爆AN失去了爆炸性。用加速量热仪研究了AN和防爆AN的绝热分解过程,得到了绝热分解温度与压力随时间的变化、自加热速率与分解压力随温度的变化曲线,计算了分解动力学参数表观活化能和指前因子。据此分析了防爆AN的安全性,表明它具有良好的热稳定性;同时也表明防爆AN热稳定性的提高是爆炸特性得以消除的原因。。     

如何正确比较和评定不同炸药的爆速

炸药的爆速是衡量炸药爆轰性能的一项主要参数,也是目前唯一能准确测量的一项参数。因此,在对不同炸药的爆轰性能进行比较和评定时,首先就要考虑对爆速进行比较;在设计新的混合炸药配方时,要了解各种附加剂对炸药爆轰性能的影响;在研究炸药爆轰机理时,要了解各种物质在爆轰过程中的行为;所有这些工作都需要研究和比较不同炸药的爆     

GI-920炸药爆轰波阵面的光纤探针测量

利用熔石英在冲击作用下的发光特性开发了一种测量冲击到达时间的光纤探针技术。当爆轰波阵面到达光纤探针端面时会产生一个瞬时光信号，经光纤传输到光电探测器，变换为电信号，再由示波器记录，通过判读就可以知道冲击波或飞片到达光纤探针的时刻。采用芯径0．3mm的石英光纤探针阵列对一点起爆的爆压为10GPa的GI-920炸药的爆轰波阵面进行了测量，测量到3条不同直径上的波形，并利用所测数据绘出爆轰波阵面的三维形状图。结果表明，随着测试半径增大，爆轰到达时间分散性明显增加，爆轰波阵面的倾角也增大。实验所得信号的上升时间均小于4ns，说明光纤探针技术为炸药爆轰时间参数的测量提供了一种新的高精度的测试手段。     

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。     

炸药加速刚体金属片速度的计算

一、前言近年来利用炸药爆轰释放的能量来加速一定质量的金属片,已普遍地被视为炸药在特定条件下能量衡量手段之一。炸药研究工作者在设计新炸药时,最关心并期望能预估新炸药的能量,以便作为论证的依据。一维的金属片加速的经验计算较式多,但他们只注意于对个别实测数据的近似拟合,无法反映加速过程,及流动场诸参数的变化。虽然波动计算加速是复杂的,但确能全面地反映加速过程及流动场诸参数,从而可加深对炸药爆轰时释放能量的认识。     

圆筒试验分析

一、引言炸药在极短时间内爆炸,释放出大量的化学能,推动周围介质做功,这是炸药的重要性能之一,也是炸药在武器和工程爆破中获得广泛使用的原因。因此,如何从理论和实验上研究炸药的爆轰性能,确定炸药在各种不同装置中输出的能量,从而确定炸药在某种特定装置     

炸药爆轰性能的评价

长期以来,爆速一直是人们衡量炸药爆轰性能的主要依据。近年来自爆速很高而实际爆轰效能并非甚佳之炸药相继问世以后,于是就动摇了这个主要依据,用什么来衡量炸药爆轰性能呢?这就成了人们研究的课题。二次大战期间Gurney为了计算炮弹的飞片速度,曾经应用炸药爆轰产物推动金属的特性,建立了所谓Gurney模型其中:V为金属体速度 E_g为炸药特征能量或称Gurney能量((2E_g)~(1/2)为炸药特征速度或称Gurney速度) M/C为金属体的质量与炸药的质量之比,对于一般不对称的金属平板与炸药系统有     

固体炸药爆轰产物的状态

多方方程连同爆轰波关系式一起,提供了表征固体高能炸药爆轰产物除温度以外的所有参数的实用值。但是,多方方程的应用被限于描述处在绝对零度的材料,即被限于纯粹具有位能的各种固体。因此,虽然多方爆轰产物的聚集状态是气体,但是它们具有固体的特性。事实上,多方方程可以通过假定固体在内部膨胀压力足够破坏所有的原子键的条件下推导出来。根据德拜(Debye)理论,多方方程是近似的,在不考虑原子振动的热能贡献时是正确的。密度足够高的固体炸药的爆轰产物满足这个要求,因为炸药的爆轰热被完全吸收来破坏所有的原子键或使原子晶格升华。在反应期间,由升华过程中两相之间的平衡,可以确定爆轰产物的C-J温度。另外,断裂理论提供的材料数据,表明爆轰产物具有金属的特性,并指出它们形成一种导电等离子体。     

固体炸药爆轰产物的状态

多方方程连同爆轰波关系式一起,提供了表征固体高能炸药爆轰产物除温度以外的所有参数的实用值。但是,多方方程的应用被限于描述处在绝对零度的材料,即被限于纯粹具有位能的各种固体。因此,虽然多方爆轰产物的聚集状态是气体,但是它们具有固体的特性。事实上,多方方程可以通过假定固体在内部膨胀压力足够破坏所有的原子键的条件下推导出来。根据德拜(Debye)理论,多方方程是近似的,在不考虑原子振动的热能贡献时是正确的。密度足够高的固体炸药的爆轰产物满足这个要求,因为炸药的爆轰热被完全吸收来破坏所有的原子键或使原子晶格升华。在反应期间,由升华过程中两相之间的平衡,可以确定爆轰产物的c-J温度。另外,断裂理论提供的材料数据,表明爆轰产物具有金属的特性,并指出它们形成一种导电等离子体。