含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数的预估方法研究

含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数是含铝炸药爆炸性能数值模拟的基础,通常需要开展圆筒实验才能确定,成本很高。在理论计算、数值模拟和验证实验的基础上,提出了一种新的含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数预估方法。该方法首先拟合了LiF的Cowan状态方程参数和热力学函数系数,并用LiF代替含铝炸药爆轰过程中未反应的铝粉,运用BKW程序得到不同铝粉反应度下的多组JWL状态方程参数。在此基础上,再利用AUTODYN软件进行含铝炸药水中爆炸数值模拟,通过数值模拟结果和实验结果的对比,从而确定含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数。研究结果表明:该方法无需开展圆筒试验就可以确定含铝炸药的爆轰产物JWL状态方程参数。     

基于非理想爆轰的炸药-岩石相互作用过程

对炸药-岩石相互作用过程正确和全面的理解是研究岩石爆破破碎过程的基础。通过未反应炸药采用Murnahan状态方程、爆轰产物采用JWL方程、反应速率采用三项点火-增长-反应速率模型,改进了的炸药非理想爆轰模型。实验数据对比表明,改进的非理想爆轰模型能够较好地模拟工业炸药的非理想爆轰过程。基于改进的非理想爆轰模型,研究了不同装药结构和不同耦合介质下炸药与岩石的相互作用过程。研究表明,同种炸药在纵波速度不同的岩石中的爆轰结构存在显著差异,空气和水对爆轰冲击波有明显的缓冲和迟滞作用,与空气不耦合装药相比,水耦合装药荷载峰值高,持续时间长,具有更高的能量利用率,有利于改善破碎效果。     

基于非理想爆轰的炸药-岩石相互作用过程

对炸药-岩石相互作用过程正确和全面的理解是研究岩石爆破破碎过程的基础。通过未反应炸药采用Murnahan状态方程、爆轰产物采用JWL方程、反应速率采用三项点火-增长-反应速率模型,改进了的炸药非理想爆轰模型。实验数据对比表明,改进的非理想爆轰模型能够较好地模拟工业炸药的非理想爆轰过程。基于改进的非理想爆轰模型,研究了不同装药结构和不同耦合介质下炸药与岩石的相互作用过程。研究表明,同种炸药在纵波速度不同的岩石中的爆轰结构存在显著差异,空气和水对爆轰冲击波有明显的缓冲和迟滞作用,与空气不耦合装药相比,水耦合装药荷载峰值高,持续时间长,具有更高的能量利用率,有利于改善破碎效果。     

双基药的研究方向探讨

提高双基药固体推进剂能量是对双基药研究的一个重要分支,为了提高双基药推进剂的能量和性能,主要从双基推进剂组分中的氧化剂、增塑剂、粘合剂以及制作的工艺等方面对其进行改进,通过论述和对比国内外双基药推进剂的发展现状和取得成果,说明了双基推进剂中氧化剂的发展方向;并对新型的富氮化合物应用于双基推进剂进行了分析,对比了富氮化合物作为氧化剂和传统氧化剂,认为富氮化合物作为氧化剂更具有的优势,并对未来改性双击推进剂的发展进行了设想。     

基于遗传算法辨识炸药JWL状态方程参数的研究

为了准确方便地获取炸药爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程参数,提出了一种基于遗传算法和圆筒能量模型辨识CHNO型炸药爆轰产物JWL状态方程参数的方法。相比于传统的圆筒试验法,该方法极大地降低了获取炸药JWL参数的成本,只需已知炸药的初始密度和爆速便可确定JWL状态方程参数。采用该方法辨识得到了4种常用炸药的JWL状态方程参数,结果表明：辨识得到的4条JWL状态方程的P-V曲线和标准JWL状态方程的P-V曲线偏差较小,且决定系数均大于0.99;数值仿真结果表明采用辨识参数和标准参数计算得到的圆筒外壁径向位移曲线接近,证明了遗传算法辨识JWL状态方程参数的有效性和高精度。     

纳米含能材料于战斗部中的应用技术研究

将纳米级含能材料应用于云雾爆轰型战斗部的装药组分之中,通过对比装填纳米级含能材料与微米级含能材料、敏化剂燃料爆轰过程中燃烧转爆轰时间、平均反应速度和反应波传递能力,研究纳米级含能材料在战斗部释放能量过程中起的效果,结果表明,将微量（5％）微米级含能材料等量替换为纳米级含能材料后,云雾爆轰型战斗部反应效果有很大程度提高,燃烧转爆轰时间缩短43％,平均反应速度提高24％,传播云团反应波能力加强。纳米级含能材料对战斗部的敏化效果甚至优于敏化剂对战斗部的敏化效果。     

利用废弃丁羟推进剂(AP/Al/wax)改制民用炸药HAN的研究

通过对废弃HTPB推进剂能量特性、安全性和相容性分析,该文论证了将其改制为民用炸药的合理性和可行性。依据零氧平衡原则与起爆试验,选择HTPB为主体成分,AP为氧化剂,NC为敏化剂,共同组成改制HAN炸药,而三者的最佳配比由体系的最大放热原则决定。依据HAN炸药的爆炸反应方程式,对爆热、爆速、爆压、爆容等爆轰参数进行理论计算,并通过相应测试对理论值进行验证。结果表明：废弃HTPB推进剂粉碎至1mm粒径的颗粒后,按最佳配比添加AP和NC可改制为民用炸药。该产品爆轰参数的理论值与试验值相当,整体爆轰性能达到常用铵锑炸药水平。     

纳米材料在固体推进剂中的应用研究及其作用机理

综述纳米材料在固体推进剂中的应用研究,总结并讨论纳米材料应用于固体推进剂中的作用机理及其对固体推进剂组分的催化作用,揭示出纳米材料在固体推进剂中具有重要的应用前景。     

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.     

纳米铝粉表面包覆改性研究的最新进展

综述了固体推进剂用纳米铝粉的几种包覆改性方法,包括:碳包覆、金属包覆、氧化物包覆、聚合物包覆、有机酸包覆及推进剂组分包覆,评述了各种方法的优缺点,分析认为若在固体推进剂中应用,可重点发展碳包覆、金属包覆和推进剂组分包覆等方法。     

复合固体推进剂细观界面脱粘有限元分析

针对复合固体推进剂细观损伤的特点,在颗粒与基体之间引入了粘结界面单元,采用双线性关系模型描述其界面损伤扩展特性,并对双线性关系模型中初始线性模量、最大粘结强度和最大张开位移等参数进行了预测.结合复合固体推进剂的填充模型,对推进剂内部细观界面脱粘过程进行了有限元分析.研究表明,采用粘结界面单元可以有效模拟推进剂颗粒的界面...     

含ADN或TKX-50的叠氮高能固体推进剂能量特性分析

利用最小自由能法研究了叠氮类［如聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、3,3’-双叠氮甲基氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)、聚3-甲基-3-叠氮甲基环氧丁烷(PAMMO）］高能固体推进剂的能量特性参数,重点研究了二硝酰胺铵(ADN)和5,5’-联四唑-1,1’-二氧二羟铵(TKX-50)在不同固体填料配比下对推进剂能量特性的影响规律。结果表明:在高固含量的叠氮推进剂中,用ADN取代高氯酸铵(AP),由于燃烧产物平均相对分子量降低,推进剂比冲提高;叠氮类推进剂能量由大到小为GAP、PBT、PAMMO;TKX-50用于叠氮类高能固体推进剂中,由于体系内的负氧平衡问题,TKX-50与奥克托今(HMX)、AP或ADN间存在能量的最优配比。用TKX-50完全取代HMX时,ADN/TKX-50/Al推进剂的理论比冲为2 790.6 N?s/kg,比ADN/HMX/Al推进剂的理论比冲增加了30.7 N?s/kg。     

高含铝炸药爆炸过程中的能量分析

在野外静爆实验中,利用高分辨率、高精度冲击波超压系统分别测试了高含铝炸药和TNT的爆炸场冲击波超压,根据试验数据,计算该含铝炸药的爆炸场冲击波超压的TNT当量,利用TNT当量评价该高含铝炸药的威力,用能量反演方法分析该含铝炸药中可燃组分的反应程度和可能的反应模式,计算可得该含铝炸药爆炸反应释放能量的有效利用率为65.41％,为高含铝炸药配方优化设计提供新的研究方法.     

用BKW状态方程计算乳化炸药爆轰参数的研究

文章采用凝聚炸药爆轰的流体力学理论和BKW状态方程,对CHNONa类乳化炸药的爆轰参数进行了计算。计算结果表明采用的方法可行。计算中对BKW方程的参数组α=0.5、β=0.16、κ=10.91和θ=400作了修正,计算结果与大量测试的经验相符。文中给出了计算实例。     

超级铝热剂的研究现状与发展趋势

超级铝热剂热值高、点火引发能量低、能量释放速率快,在火药、炸药和推进剂等领域有广阔的应用前景。综述了近期报道的超级铝热剂的新型配方、制备方法、结构表征及其反应特性,着重介绍了不同配方、不同结构铝热剂对不同点火方式的响应及能量释放速率,指出了今后超级铝热剂的发展方向及研究重点。     

初始缺陷对复合固体推进剂力学性能影响的数值研究

为了研究复合固体推进剂中初始缺陷对其力学性能的影响,基于分子动力学算法生成了复合固体推进剂的细观颗粒填充模型,在颗粒/基体界面处设置粘接单元,并引入双线型内聚力模型描述界面层的力学响应,基于ABAQUS有限元数值计算平台研究了颗粒破碎、初始界面脱粘及微孔洞这些初始缺陷对推进剂损伤力学性能的影响规律。通过比较仿真应力-应变曲线,发现初始缺陷的存在严重劣化了推进剂的力学性能,具体表现为拉伸强度降低了40%,初始模量降低了40%。研究指出,颗粒/基体界面粘接性能对推进剂力学性能的影响最为显著,提高界面粘接性能可以大幅提高推进剂的力学性能,研究可为改善复合固体推进剂的配方研制及生产工艺提供一定的指导。     

装药缺陷对固体发动机性能影响的实验分析

在积分形式 N-S 方程基础上, 建立了固体火箭推进剂裂纹燃烧过程的理论模型, 对含装药裂纹的翼柱固体火箭发动机内流场进行了数值模拟, 分析了推进剂中裂纹大小、位置、角度等多种因素对发动机内流场的影响, 为评估固体发动机含缺陷装药燃烧安全性提供了实验依据和分析方法.     

不同加载压力下HMX基含铝炸药的冲击起爆特性

为了研究HMX基含铝炸药的冲击起爆特性,对其进行了两种加载压力下的冲击起爆试验。结果表明,加载压力为14.68 GPa时,其到爆轰距离为12.04~15.38 mm;加载压力为15.55 GPa时,到爆轰距离为10.23~12.01 mm;稳定爆轰后的爆轰压力约为25 GPa。基于圆筒试验确定了HMX基含铝炸药的JWL状态方程参数,结合两种加载压力下的冲击起爆试验结果进行数值模拟,标定并验证了点火增长模型反应速率方程参数。计算结果与试验结果一致。得到14.68 GPa加载压力下HMX基含铝炸药到爆轰时间为2.5 μs,到爆轰距离为13.70 mm;15.55 GPa加载压力下的到爆轰时间为1.9 μs,到爆轰距离为10.60 mm。计算结果表明,加载压力增大,前导冲击波速度增长变快,波阵面压力增长变快,炸药到爆轰时间与到爆轰距离减小,爆轰成长阶段同一时刻下的波阵面压力增长速率也随之增大。     

高能固体推进剂工艺助剂研究进展

综述了提高高能固体推进剂加工工艺性能助剂的研究进展.从稀释药浆、延迟固化反应、改善颗粒流动性能等改善推进剂药浆加工性能的措施出发,分别介绍了相应工艺助剂的研究及应用情况.对近年来研究报道较多的可同时改善加工过程中固体颗粒流动性能及推进剂力学性能的多功能性工艺助剂的研究情况进行了重点介绍.对高能固体推进剂多功能性工艺助剂...     

工业炸药的底面输出波形研究

用波形测试法测定了100 mm×100 mm岩石膨化、煤矿膨化、铵梯以及乳化炸药药柱的底面输出波形,经过对底面爆轰波阵面处理后获得t-R、L-R图形以及L-R波形拟合函数.研究结果表明,工业炸药的爆轰为非理想爆轰,高压爆轰产物发生径向膨胀而引起向反应区内传播的径向稀疏波,造成反应区中能量的向外耗散,外层的炸药反应不完全,其所产生的能量不足以维持爆轰波的稳定传播,致使炸药外层的传播落后于中心的传播.