粉状乳化炸药燃烧转爆轰实验研究与数值模拟

对粉状乳化炸药进行了燃烧转爆轰实验,结果发现在没有持续热源的情况下,粉状乳化炸药不能自持燃烧.仅在强约束且在一定装药密度范围的情况下,粉状乳化炸药才能发生燃烧转爆轰现象.诱导爆轰距离与装药密度的关系曲线呈"U"型.研究表明,药床密度一定,粉状乳化炸药颗粒粒径越小,诱导爆轰距离愈短.火焰阵面沿轴线的传播速度大于径向传播速度,粉状乳化炸药燃烧前熔化.文中建立了粉状乳化炸药燃烧转爆轰的一维两相流数学模型,对粉状乳化炸药燃烧转爆轰过程进行了数值分析和模拟,结果发现,亚音速和超音速压缩波经过药床时作用效果是不一样的,亚音速压缩波经过药床时,压缩波的初态和终态参数是连续变化的;而超音速压缩波作用下,其初态参数发生突跃.数值模拟表明,诱导爆轰距离、爆速及压力值与实验结果吻合很好,根据模拟结果,对粉状乳化炸药燃烧转爆轰的过程进行了划分.     

圆柱形战斗部破片速度及等效装药特性研究

针对反舰武器战斗部对舰船结构毁伤效应的爆炸破片与冲击波两者具有的相关性,对战斗部壳体在爆轰产物内压作用下的膨胀过程进行分析,并结合壳体形成破片的应力准则推导出与壳体材料强度及装药特性参数相关的破片速度计算公式;通过对壳体内装药径向膨胀过程的动量分析获得与装药尺寸有关的等效裸装药计算表达式;结合圆柱形战斗部爆炸实验给出计算算例。     

导爆管式无起爆药雷管装药条件的试验研究

使用外径？6.0 mm,内径？3.5 mm,长度分别为30 mm、25 mm、20 mm 的钢内管,装填结晶太安（PETN）作为起爆元件代替起爆药,利用硼系高能点火药点燃,研究导爆管式无起爆药雷管的装药条件。试验研究表明,30 mm 钢内管装药密度为0.88～1.45 g/ cm3,25 mm 钢内管装药密度为1.27～1.41g/ cm3,内管中 PETN 能够可靠地发生燃烧转爆轰（DDT）。在装药压力为3.06 MPa 时,内管 PETN 发生燃烧转爆轰的点火药极限药量为76 mg。     

硼系高能点火药对太安燃烧转爆轰的影响

文章研究了硼系高能点火药对PETN燃烧转爆轰的影响.试验证明高能点火药剂BKF1在有外界加强约束的条件下,能够使装药压力小于13.8 MPa的PETN完全燃烧转爆轰;对改性后的BKF2进行PETN燃烧转爆轰试验,在相同条件下,BKF2使PETN燃烧转爆轰的概率远远大于BKF1 .     

塑料导爆管装药燃烧转爆轰的两相流数学模型

文章通过简化导爆管燃烧转爆轰(DDT)的物理模型,建立了两相流数学模型。通过实例计算,获得导爆管内压力、温度、密度、气相速度与距离、时间的关系曲线,反映了由燃烧经过诱导期转为爆轰的过程。计算值与实例值十分接近,说明该模型能较好地反映导爆管DDT过程,可以从理论和实验两方面预测新产品的性能,进一步实现用电子计算机辅助设计装药成分和配方的目标。     

NLG型桥塞火药的耐热性和燃烧稳定性研究

采用DTA、TGA、定容燃烧试验和电缆桥塞地面试验等方法,研究了NLG型桥塞火药的耐热性及其常、高温燃烧稳定性。结果表明：NLG型桥塞火药的耐热温度在250℃以上;120℃高温定容燃烧时,NLG型桥塞装药的燃气生成速率在28.0MPa压力以上时快于常温,燃烧稳定;在电缆桥塞坐封工具中变容燃烧时,NLG型桥塞装药燃烧稳定,压力上升曲线与常温时基本一致,最大压力平均值比常温高出2.5MPa。     

点火药药量对爆炸能量输出影响的试验研究*

现代作战对弹药低附带损伤和灵活性的要求越来越高,使得爆炸当量可调常规战斗部成为当前研究的热点之一。采用探针法、破片回收法等对不同质量点火药作用下压装8701炸药战斗部的输出能量进行了研究。研究结果表明,8701炸药在战斗部中较易实现燃烧转爆轰。随着引爆的点火药药量增加,战斗部装药的燃烧转爆轰越快,输出的能量也增大,壳体破碎程度也更充分,尤其是点火药在0．2～2．0g之间;当点火药药量达到5．0g时,战斗部装药可实现直接爆轰。研究结果还表明,通过控制点火药药量可以实现战斗部威力可调的目的。     

带壳装药壳体厚度对混凝土爆破毁伤效果的影响

根据混凝土中爆炸冲击波初始压力经验公式和C-J爆轰理论,用AUTODYN软件对带壳装药在混凝土中爆炸进行数值模拟,计算了不同壳厚下爆炸冲击波的初始压力值,得到带壳装药混凝土中爆炸冲击波初始压力的拟合公式,分析了冲击波初始压力随壳体厚度与装药半径比的变化规律.另外,从爆炸能量和爆炸冲击波的比冲量两个角度分别研究了壳体厚度对混凝土毁伤效果的影响.结果表明:当壳厚为0.5 ～2 mm时,爆坑体积较裸装药时增大,毁伤效果也较好;但当壳厚大于2 mm时,爆坑体积逐渐变小,毁伤效果也将变差.     

爆炸焊接边界效应作用机理研究

对边界效应作用机理进行系统的理论研究,研究表明边界效应主要是因为装药边界产生的稀疏波,使飞板边界处爆轰产物的压力衰减比中央快,致使飞板边缘的运动速度达不到焊接要求,须进一步确定边界效应影响范围:沿与爆轰波平行的装药边界爆轰产物的飞散时,边界效应的影响区域为s＝(γ2-1)/(2γ2)hw;沿与爆轰波阵面垂直的装药边界爆轰产物的飞散时,边界效应的影响区域为s＝hw.     

铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响

为研究铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响,采用转镜式高速扫描相机对含30％(质量分数)微米铝粉、20％(质量分数)微米铝粉与10％(质量分数)亚微米铝粉的2种RDX基含铝炸药水下近场爆炸过程进行了观察记录,获得了沿装药径向的爆炸冲击波传播轨迹扫描底片。通过对2种含铝炸药水中近场爆炸扫描底片进行判读分析,获取了沿装药径向的爆炸冲击波传播迹线与爆轰产物膨胀迹线,由此分析得出2种含铝炸药爆炸冲击波传播速度、波阵面压力和爆轰产物气泡的膨胀位移等参数的变化规律,并对2种含铝炸药相关参数进行了对比分析。结果表明,在10％(质量分数)微米铝粉替换为亚微米铝粉后,含铝炸药冲击波的初始传播速度及波阵面压力减小且能量衰减速率也降低,冲击波传播距离为40 mm左右时,2种炸药的阵面压力便较为相近,并且在爆轰产物气泡膨胀阶段,由于亚微米铝粉反应较快,其释放的能量导致气泡膨胀速率增长较快。     

From deflagration to detonation: Three modes of combustion

Based on comparison of relative rates of turbulent combustion and detonation of various substances, a uniform method for the calculation of the rates of deflagration and detonation is suggested. In the case of detonation, correction factors arise in the formula of dependence for the rate of combustion, which take into account the increase of pressure and temperature in shock wave. Approximation dependences of the exponents of these correction factors are obtained for a number of substances. The effect of the composition of fuel gas mixtures on the rate of deflagration and detonation is discussed.     

Combustion waves in hydraulically resisted systems

The effects of hydraulic resistance on the burning of confined/obstacle-laden gaseous and gas-permeable solid explosives are discussed on the basis of recent research. Hydraulic resistance is found to induce a new powerful mechanism for the reaction spread (diffusion of pressure) allowing for both fast subsonic as well as supersonic propagation. Hydraulic resistance appears to be of relevance also for the multiplicity of detonation regimes as well as for the transitions from slow conductive to fast convective, choked or detonative burning. A quasi-one-dimensional Fanno-type model for premixed gas combustion in an obstructed channel open at the ignition end is discussed. It is shown that, similar to the closed-end case studied earlier, the hydraulic resistance causes a gradual precompression and preheating of the unburned gas adjacent to the advancing deflagration, which leads (after an extended induction period) to a localized autoignition that triggers an abrupt transition from deflagrative to detonative combustion. In line with the experimental observations, the ignition at the open end greatly encumbers the transition (compared with the closed-end case), and the deflagration practically does not accelerate up to the very transition point. Shchelkin's effect, that ignition at a small distance from the closed end of a tube facilitates the transition, is described.     

多孔隙装药的高能炸药燃烧转爆轰的测试

文中给出了多孔隙装药的高能炸药燃烧转爆轰的测试方法,并给出了602、HMX、PETN、RDX、2015及8321等6种高能炸药的测试结果,最后,对此方法进行了讨论.     

含铝温压炸药的爆炸能量结构研究

为了研究黑索今（RDX）基含铝温压炸药的爆炸能量释放规律及爆炸能量输出结构，对5种含铝温压炸药的爆热和爆速进行了测试，利用绝热式爆热量热计测量了铝粉质量分数为30%的RDX基含铝温压炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气和1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量，结合测试数据对试样的爆轰热、爆热和燃烧热进行理论计算。结果表明，RDX基含铝温压炸药的爆速随铝粉含量的增加而线性减小；爆热随铝粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在铝粉质量分数为40%时，爆热达到最大值。试样在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量逐渐增加，环境压力的增大和气氛环境中氧含量的增加都会提高炸药的爆炸能量，富氧环境下的爆炸能量可以定量地表征炸药的燃烧热。样品的爆轰热占燃烧热的9.8%~26.4%，爆热占燃烧热的34.5%~50.0%，且这两个参数都随铝粉含量的增加而降低。     

FOX-7与RDX混合比例对压装炸药慢速烤燃及冲击波感度的影响

利用慢速烤燃试验和冲击波感度试验研究了FOX-7与 RDX不同混合比例对炸药响应特性的影响。试验表明:当FOX-7的混入量（质量分数）低于72%时，炸药在慢速烤燃试验中的响应剧烈程度表现为爆轰反应，其临界起爆压力接近6.62 GPa；当FOX-7的混入量（质量分数）等于72%时，炸药在慢速烤燃试验中的响应剧烈程度由爆轰降至爆燃，其临界起爆压力升至7.27 GPa；当配方中完全采用FOX-7时，炸药在慢速烤燃试验中的响应剧烈程度由爆燃降至燃烧，临界起爆压力升至8.24 GPa。造成上述试验结果的原因可能是压装炸药在成型过程中因颗粒的破碎、重排作用使FOX-7对RDX形成包覆，进而改善了RDX材料点火增长速度快的本质特点。     

薄壳工程弹药聚能射流销毁技术

阐述了用聚能装药销毁薄壳工程弹药的设计原则,进行了射流销毁薄壳TNT和薄壳B炸药试验。利用有限元AUTODYN-2D程序对小尺寸聚能射流冲击起爆薄壳装药进行计算,分析了大炸高下对薄壳弹药的作用效果。结果表明,小尺寸聚能射流可以在一定炸高下销毁薄壳弹药但不产生强烈的爆轰或飞散破片。     

两种高能点火药对炸药燃烧转爆轰的影响

文章分析了两种高能点火药剂对炸药燃烧转爆轰的影响因素、点火药剂使不同炸药燃烧转爆轰的极限药量以及燃烧转爆轰的时间.试验表明,在加强约束条件下,使压药压力为13.8MPa的太安燃烧转爆轰,极限药量HGL为600mg、LYF为600mg;使黑索今燃烧转爆轰,HGL极限药量为600mg,LYF为 610mg.LYF点火药使太安燃烧转爆轰的时间为4.6ms～7.1ms,平均为5.8ms;使黑索今燃烧转爆轰爆轰时间5.2ms～7.2ms,平均为6.18ms.     

不同点火条件下无起爆药雷管实验

使用外径6.0mm、内径3.5mm,长度分别为30,25,20,15mm的钢内管,装填结晶PETN(太安)作为起爆元件代替起爆药,分别使用桥丝电引火头、塑料导爆管、半导体桥(SCB)点火。实验表明:在桥丝电引火头作用下,30,25mm钢内管装药密度分别为0.90¹.47g/cm1.47g/cm³、1.213、1.21¹.40g/cm1.40g/cm³;高能HGL点火药作用下,20mm钢内管装药密度为0.873;高能HGL点火药作用下,20mm钢内管装药密度为0.87¹.42g/cm1.42g/cm³,钢内管中结晶PETN能够实现燃烧转爆轰(DDT)。半导体桥点火使用RDX(黑索今)和PETN作为点火端装药可以使雷管发生爆轰。     

孔隙塌缩对工业炸药爆轰的多重作用

通过对工业炸药爆轰反应过程中微孔隙压溃的细观与宏观过程进行研究,提出炸药孔隙压溃不仅产生绝热压缩、射流冲击、摩擦剪切生热的"热点"因素;冲击射流产生的旋涡运动,还会起到搅拌混合作用,促进爆轰燃烧反应;同时旋涡运动的湍流能量还会通过粘性耗散转变为热能,供给爆轰波,与化学反应放热一起维持爆轰传播;即工业炸药爆轰中的微孔隙塌缩同时起到了"热点"、搅拌混合促燃和湍流释能的多重作用。炸药孔隙的搅拌混合作用决定了"化学反应区"和"湍流耗散区"的厚度大小,其中"化学反应区"的厚度与孔隙度成反比,"湍流耗散区"则与孔隙度成正比,两者的共同作用构成支持爆轰波的"释能区",这使得工业炸药存在能量利用率最高的最佳装药密度。基于爆轰波"释能区"的新观点,建立了工业炸药的最佳装药密度、极限直径、临界直径、高密度"压死"、炸药能量利用率等爆轰性能经典问题之间的内在联系。通过"孔隙混合效应"和乳化炸药粒径分析,基于敏化气泡与炸药粒径相匹配原则,提出对于粒径5～6μm的乳化炸药,敏化气泡以直径10～100μm为最佳。