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。     

TNT密闭环境中能量释放特性研究

为了研究TNT在密闭空间中的能量释放特性,依据量热法原理测量了TNT炸药在不同环境中(真空、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气)的爆热;同时在自行设计的密闭爆炸仓内,采用PCB压力传感器和K型热电偶分别测量了TNT炸药在不同气氛(空气、氮气、纯氧气)中爆炸后的准静态压力和爆炸场温度。爆热测试试验结果表明,当环境中氧含量增加时,爆热也随之增加;密闭空间中爆炸参数测量结果表明,随着密闭环境中氧含量的增加,准静态压力和爆炸场温度均有所增加。这说明实际应用中TNT爆炸反应完全性较低,有大量能量未释放,密闭条件可以提高TNT爆炸能量释放率。     

HMX基含铝炸药铝粉反应率的估算*

利用爆热弹测试了以HMX为基不同配比含铝炸药的爆热值。根据炸药爆热的测定值,分别通过最小吉布斯自由能法和平衡常数法确定了不同配比炸药的爆炸产物组成,进而计算得到两种方法下不同组成的含铝炸药中铝粉的反应率。结果表明,随着铝粉质量分数增加,铝粉的反应率呈线性增大,铝粉质量分数在30％时达到最大,之后随铝粉质量分数的增加,铝粉的反应率呈下降趋势。     

含铝温压炸药及其爆炸效能研究

主要阐述含铝温压炸药配方的基本组成及在不同环境条件下的能量释放效率、爆炸火球及冲击波的形成过程等.通过测试含铝温压炸药在氧气、空气和氩气环境中的燃烧热值,研究不同环境对其爆炸能量释放效率的影响及其使用范嗣;通过测试爆炸火球和冲击波的成长过程、火球温度和高温火球持续的时间分析含铝温压炸药爆炸机理和破坏效能.结果表明,以超细片状铝粉为主要原料的含铝温压炸药在有氧环境中爆炸的能量释放效率和能量释放速率均较高,其有效破坏效能为较强的爆炸冲击波和持续的高温火球.大大延展温压炸药的综合破坏效能.     

硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响

将铝硼混合添加到含铝炸药(配方体系为Al/B/AP/RDX/wax)中,采用水下爆炸法,研究硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响。结果表明,水下爆炸中,随着硼含量的增加,炸药的冲击波能降低,气泡能先增加、后逐渐减小;当硼质量分数为10%时,炸药水下爆炸总能量达到最大值5.942 MJ/kg,比含铝样品提高5%,其中气泡能为4.999 MJ/kg,比含铝样品提高7%,是TNT的2.2倍。在含铝炸药中添加少量的硼粉,可以提高炸药的水下爆炸能量水平。     

含储氢合金炸药的能量研究

通过水下试验和空中爆炸试验研究了RDX基含储氢合金炸药的能量释放,并与含铝炸药进行比较。水下能量的研究发现,在金属粉质量分数为30％时,组分适当的含储氢合金炸药水下爆炸比气泡能和总能量高于相应含铝炸药,含A-30、A-60合金炸药的比气泡能分别比含铝炸药提高9．3％和5．1％,总能量分别提高7．0％和3．0％;空中爆炸研究发现,在相同爆心距处,含储氢合金炸药的爆炸冲击波压力和冲量与含铝炸药相当。试验结果表明：由于储氢合金中的氢元素能够通过燃烧放热和产生水蒸气并促进铝、硼金属的氧化,因此可以提高爆炸的总体能量输出。     

RDX/Al含铝炸药水下爆炸实验研究

铝粉含量和周围介质的可压缩性对含铝炸药的爆炸效应有很大影响.通过水下爆炸实验,研究了铝粉含量对RDX/Al含铝炸药水下爆炸冲击波能量的影响以及冲击波特征参数随传播距离的变化关系.结果表明,铝粉在爆轰产物中的二次燃烧反应明显地减缓了水中冲击波后压力的衰减,提高了冲击波的能量和冲量,当铝粉含量为20%时,RDX/Al含铝炸药的冲击波能量达到最大值.确定组分的含铝炸药仍然符合爆炸相似律,无量纲冲击波特征参数与对比距离的函数关系可以拟合为幂函数形式.     

含铝炸药在混凝土中爆炸效应的数值模拟研究

优化炸药配方可提高炸药对混凝土介质的爆炸毁伤效应。通过数值模拟方法研究球形装药在无限域混凝土中的爆炸效应,用JWL状态方程和Miller反应速率方程描述RDX基含铝炸药的产物膨胀和反应过程,比较了含铝炸药在混凝土介质中爆炸后形成的空腔半径和粉碎区半径。结果表明,数值模拟结果与理论估算值吻合较好,含铝炸药比理想炸药做功能力强,毁伤效应明显;含铝量小于20%时,爆炸形成的空腔半径和粉碎区半径的大小关系为:RDX/AL20>RDX/AL10>RDX。     

铝粉含量对RDX基含铝炸药爆热性能的影响

为了研究铝粉含量对含铝炸药爆热性能的影响,以RDX基含铝炸药为研究对象,分别通过理论计算和爆热测试,得到了RDX基含铝炸药的爆热结果,重点分析了混合炸药体系铝氧摩尔比对爆热的影响规律。结果表明:RDX基含铝炸药的爆热随着铝氧摩尔比的增大以三次多项式规律变化,呈先增大、后减小趋势;爆热最大时,炸药体系的铝氧摩尔比为0.8。     

深水静压下化学敏化乳化炸药爆炸能量的输出特性

为研究化学敏化乳化炸药能量输出受深水静压的影响,利用可调节深水压力大小的水下爆炸测试系统模拟深水静压环境,获得了亚硝酸钠质量分数分别为0.1%（Y-0.1%）、0.2%（Y-0.2%）、0.3%（Y-0.3%）、0.4%（Y-0.4%）的４种炸药在静水压力0、0.1、0.3、0.5 MPa下的能量变化情况。研究结果表明:在一定的静水压力变化范围内,压力相同的情况下,4种炸药能量输出性能从优到劣的顺序分别为Y-0.4%、Y-0.3%、Y-0.2%、Y-0.1%。当静水压力达到0.5 MPa后,4种炸药均发生不同程度的拒爆。这是因为,随着静水压力的不断增大,炸药中的化学敏化气泡逐渐变小或消失,大部分变为无效热点,不能形成灼热核,炸药发生拒爆。炸药拒爆时所测得的爆炸能量仅为雷管爆炸的能量。     

代用硝铵炸药的配方和爆炸性能关系的研究

研究了AN-TNT、AN-TNT-Al两种两用硝铵炸药的配方和某些爆炸性能之间的相互关系.结果发现:对于AN-TNT炸药,随着氧平衡由0降至-2.5%,炸药的爆热Qv减少2.2%,比容Vo增加0.7%,QvVo的乘积下降1.4%;对于AN-TNT-Al炸药,随着铝粉含量由6%增至14%,炸药的爆热Qv增加21.7%,比容Vo下降10.9%,QvVo的乘积增加8.4%,而当氧平衡由0下降至-2.5%,炸药的爆热降低1.6%,比容提高0.8%,QvVo的乘积下降0.8%.     

铝化炸药水下爆炸冲击波特性分析

采用一维流体动力学、与时间相关的JWL爆轰产物状态方程以及压力指数为1/6的反应速率方程,计算分析了铝化炸药水下爆炸冲击波特征参数对反应速率的依赖关系.结果表明,反应速率常数存在阈值,只有反应速率足够大,才能充分利用爆炸能量.根据铝粉粒度与反应速率常数的相关性,通过控制铝粉粒度可以设计不同的能量输出特性.     

含铝炸药在混凝土介质中爆炸响应的FE-SPH算法模拟研究

本文采用自编程实现的二维轴对称FE-SPH耦合算法对含铝炸药在混凝土介质中的爆炸响应过程进行模拟研究。含铝炸药的爆炸过程采用JWL方程结合Miller反应率方程来描述,同时采用粒子接触算法避免爆炸响应后转化的SPH粒子点间形成堆积及非物理穿透。对不同含铝量的高能炸药在不同埋深下爆炸响应过程进行模拟,通过对混凝土的毁伤及预设动能杆的运动分析,结果表明,所实现的FE-SPH耦合算法能够稳定再现含铝炸药爆炸对混凝土介质的破坏响应过程,并且响应的特征参量也与实验数据吻合。     

奥托-Ⅱ推进剂的冲击波感度和能量输出特性

为了研究奥托-Ⅱ[m(1,2丙二醇二硝酸酯)/m(癸二酸二丁酯)/m(邻二硝基二苯胺):76.0/23.5/0.5)]推进剂的安全性和能量输出特性,利用大隔板试验和空中爆炸压力测试系统分别测试了奥托-Ⅱ推进剂的冲击波感度和能量输出特性。结果表明:奥托-Ⅱ推进剂的临界隔板厚度(L50)为17.5 mm,临界起爆压力约为11.03GPa,与铸装TNT接近,具有较好的安全性。与1.0 kg A-IX-I[m(RDX)/m(钝感剂):95.0/5.0)]炸药相比,1.0 kg的A-IX-I和1.96 kg的奥托-Ⅱ推进剂耦合爆炸产生的冲击波超压和冲量分别提高了62.8%和25.9%,主发装药和推进剂的耦合爆炸是提高鱼雷爆炸威力的一种新型设计思路。     

军民两用硝铵炸药的配方和某些爆炸性能的相互关系

研究了AN-AN-TNT-DNT、AN-TNT-DNT-Al两种军民两用硝铵炸药的配方和某些爆炸性能之间的相互关系.结果发现:对于AN-TNT-DNT炸药,随着DNT含量由0%增加到5%,炸药的爆热Qv减少1.6%,比容V0增加1.0%,Qv V0的乘积下降0.6%;随着氧平衡由0%降低-2.50%,炸药的爆热Qv减少2.2%,比容V0增加0.7%,Qv V0的乘积下降1.5%.对于AN-TNT-DNT-Al炸药,随着铝粉含量由0%增至14%,炸药的爆热Qv增加58.34%,比容V0下降15.7%,Qv V0的乘积增加33.5%.