带壳钝感炸药非理想爆轰实验研究

采用光电测试的方法，研究了钝感炸药的约束效应。实验结果表明，增加约束不能显著提高炸药的定态爆速，但可以使波阵面变得扁平，在装药直径相同的情况下，有约束和无约束的装药相比，有约束装药波阵面上各点法向爆速提高；约束对爆轰波波阵面的这种影响起主要作用的是约束材料的波阻抗，随着约束波阻抗的增大，这种影响更加显著。     

高温下TATB基钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应实验研究

为了研究高温环境对钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应的影响,采用高速扫描照相技术及电探针测速技术获取了高温60℃环境下TATB基钝感炸药三种直径药柱爆轰波拟定态爆轰波形状及波速。结果表明,TATB基钝感炸药在高温60℃下的拟定态爆轰波波速随着炸药直径基本呈现线性增长趋势,且相同直径的高温结果均低于常温结果。三种直径TATB基钝感炸药在高温60℃下的拟定态波阵面形状较常温结果更为陡峭。采用遗传算法对三种直径炸药的实验结果进行拟合计算,获得了TATB基钝感炸药高温曲率效应D_n(κ)关系参数。采用DSD(Detonation Shock Dynamics)方法对三种直径炸药的爆轰波非理想传播过程进行了模拟,计算结果与实验结果吻合较好。     

水下爆炸实验法在工业炸药JWL状态方程测定中的应用研究

为了方便可靠地测定工业炸药爆轰产物的JWL状态方程,基于压导式连续电阻丝探针设计柱形装药的水下爆炸斜冲击波测量系统,对工业改性铵油炸药(ANFO)进行3组水下爆炸实验,获得其爆轰波-冲击波时程曲线;通过对二维定常流场柱形装药水下爆炸的分析,得到斜冲击波阵面的轨迹,并求解出炸药的爆压、绝热指数、水气界面夹角等参数。以水中斜冲击波阵面和水气界面夹角的实验和模拟结果作为比较对象,通过调整Autodyn有限元分析程序中的JWL方程参数,最终测定出ANFO的JWL状态方程参数。模拟结果与实验结果一致性好,其中斜冲击波波阵面的误差均小于±5%,水气界面夹角的误差在±3%以内,表明所述水下爆炸实验对于大尺度工业炸药的JWL方程参数测定合理可靠。     

PBXN-5装药直径及约束条件对爆压的影响

采用锰铜压力传感器法，对不同直径和约束条件下PBXN－5装药的爆压进行了测试研究。给出了特定装药条件下PBXN－5的爆压值，定性分析了装药直径及约束条件对爆压的影响。     

HMX基和TATB基PBX爆轰波的拐角性能

为了研究HMX基和TATB基高聚物粘结炸药(PBX)爆轰波的拐角性能,采用蘑菇(Mushroom)试验测试了HMX基炸药(含95%HMX的PBX-Ⅰ,含85%HMX和7%TATB的PBX-Ⅱ)和TATB基炸药(含95%TATB的PBX-Ⅲ)在起爆直径7mm和10mm条件下的出射角、熄爆角及延迟时间。结果表明,在起爆直径7mm的情况下,PBX-Ⅰ的出射角(75.5°)略大于PBX-Ⅱ的出射角(74.4°),PBX-Ⅰ和PBX-Ⅱ的熄爆角均为90°,都能够发展为类似球形,显示HMX基PBX均有较好的拐角性能。在起爆直径10mm的情况下,PBX-Ⅱ的出射角为78.6°,熄爆角为90°,PBX-Ⅲ的出射角为16.1°,熄爆角为60.4°。对于HMX基PBX,随着起爆直径的增大,出射角增大。在HMX基PBX中加入TATB,出射角减小。当HMX全部用TATB代替,出射角显著减小,三种炸药的拐角性能优劣顺序为:PBX-ⅠPBX-ⅡPBX-Ⅲ。     

宽温域环境JB-9014炸药爆轰波波阵面曲率效应实验

为了研究宽温域环境对钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应的影响,采用高速扫描照相技术及电探针测速技术获取了-55,11 ℃及70 ℃环境下JB-9014炸药三种直径（10,15,30 mm）药柱的拟定态爆轰波波形及波速。结果表明,同一温度下,小直径药柱拟定态爆轰波波速随直径呈上凸型曲线增长,而大直径药柱则呈上凹形曲线增长趋势;同一药柱直径下,JB-9014炸药拟定态爆轰波波速随环境温度的升高呈线性降低趋势,降低斜率与药柱直径相关。当采用多项式对JB-9014炸药爆轰波波速随药柱直径及环境温度的变化规律进行拟合时,拟合结果与实验数据吻合较好。三种直径JB-9014炸药的拟定态爆轰波波阵面形状随环境温度的升高逐渐变得平坦。当采用遗传算法对三种直径药柱的实验结果进行拟合时,获得了JB-9014炸药在宽温域环境下的曲率效应D_n(κ)关系参数。在当地曲率κ<0.16时,D_n(κ)关系曲线随温度的升高而降低,而κ>0.26的结果则相反。当采用爆轰冲击动力学（Detonation Shock Dynamics,DSD）方法对三种直径炸药的爆轰波非理想传播过程进行了计算时,计算结果与实验值吻合较好。     

小尺寸下装药直径对JO-9C爆压影响实验

实验采用锰铜压阻法对JO-9C在小尺寸装药条件下的爆压值进行测定,得出了各装药直径下的爆压值,并进行了相关理论研究.实验结果表明:小尺寸下装药直径对爆压影响显著,且装药直径越接近临界直径这种影响越大.理论分析得出:这些影响是由小尺寸条件下产生非理想爆轰引起的.最后用ORIGIN软件建立了1.5～5 mm爆压随装药直径的增长模型.     

装药直径和约束条件对小直径装药爆速影响研究

采用探针法测试了不同条件下小直径装药的爆速,得出了某传爆药在45#钢约束条件或有机玻璃约束条件下小直径装药爆速与装药直径的经验关系式。结果表明小直径装药爆速随着装药直径和约束阻抗的增大而增大。随着装药直径增大,装药尺寸和约束条件对爆速的影响逐渐减小。在装药密度一定时,可以通过调整约束条件和装药直径控制爆速满足不同需求。     

二级炸药的快速激光点火和爆轰传递

在以前的研究中，曾通过热阻丝或激光二极管来点火，用二段式方法（two-stage approach)在二极炸药中实现了爆轰。在当前的研究中，我们又在脉冲式的、固体激光器（棒式）点火的条件下，对这一方法的细节进行了检查。在最初的一系列实验中，用Nd/Glass、Nd/YAG和Ti／蓝宝石激光器，对掺混了石墨的HMX，在高度封闭的、与一个快速的（fast)压电压力传感器结合在一起的光学装置中的点火状态进行了研究。实验参数包括激光功率与时间的关系以及炸药柱的长度。根据这些实验的结果进行了第二批实验，并在点火药柱的末端装了一个薄薄的保险片，这个保险片与低密度的HMX传爆药柱或其它类似的药剂组成的传爆药柱相接触。传爆药柱的安装了一个压电式“到达时间”探测器（time-of-arrival detector)，用来确定整体作用时间。对不同的激光源、保险片厚度和传爆药柱炸药特性等参数进行了研究。整个作用时间小于50微秒，对不同参数的研究表明，还能够进一步缩短作用时间。     

某浇注PBX 炸药的起爆特性分析

为满足武器弹药对目标毁伤能力和安全性的需求,以某浇注PBX 炸药为对象,对其起爆特性进行分析。 介绍浇注PBX 炸药的性能特点,依据传爆药柱的选择原则,分别对临界直径和稳定爆轰进行测试,并对传爆药的匹 配性进行实验验证。实验结果表明：当传爆药量和药柱直径达到一定值时,该炸药能够可靠起爆和达到稳定爆轰。     

反爆炸反应装甲串联爆炸成型弹丸匹配设计方法

针对反爆炸反应装甲(ERA)串联爆炸成型弹丸(EFP)成型设计问题,建立串联EFP引爆能力、分离时序和侵彻能力的理论条件。采用ERA引爆判据、EFP速度衰减理论和侵彻理论,分析形状、质量比和速度差对引爆能力、分离时序和侵彻能力影响规律。基于作用场时间τ_e≤1 500 μs的 典型ERA,在飞行距离H≤1 000(为装药口径）时,获得串联EFP成型特征的必要条件,其中：球-杆组合型,前后EFP直径比d_f/d_r≤1.09,前EFP质量与总质量之比0.17f/m≤0.40,前后EFP速度差Δv≥150 m/s;杆-杆组合型,d_f/d_r≤1.09,0.20≤m_f/m≤0.65,Δv≥166 m/s. 对一种球-杆形串联EFP开展反ERA联动实验,采用高速摄影系统观测得到前后EFP分离飞行、前EFP击爆ERA以及后EFP侵彻靶板过程,验证了该设计方法和必要条件的正确性。     

末敏弹EFP成型及侵彻过程仿真分析与试验研究

利用AUTODYN软件二维多物质Euler算法研究了中心点起爆、圆柱起爆、圆环起爆和面起爆方式对攻顶末敏弹EFP成型过程的影响。结果表明,平面起爆和圆柱起爆方式下形成的爆轰波对药型罩的压垮角小而压垮速度大,最终所形成的EFP速度和长径比都优于中心点起爆。但采用面起爆方式的EFP由于速度梯度过大在成型过程中发生断裂。通过映射技术将得到的二维EFP模型映射到三维模型中完成成型EFP对均质装甲钢侵彻过程的数值模拟,并通过试验对仿真结果进行了验证。     

广义C-J条件在计算含铝炸药波头参数中的应用

含铝炸药的爆轰过程属于典型的非理想爆轰过程,其波头反应区处于多相反应流动状态,因此其波头处爆轰参数的计算一直是一个难点。在假定铝颗粒于波头处不参与化学反应且爆轰产物和铝颗粒压力、速度一致的条件下,应用连续介质模型描述了爆轰产物和铝颗粒两相之间的平衡关系,采用广义C-J条件给出了计算波头处爆压、物质速度和爆热的一组简单完备方程组。由实测得到的爆速,可以求得相应的爆压、物质点速度和波头处释放的热量。对三组不同含铝量(10%,20%,30%)的TNT含铝炸药和HMX含铝炸药的计算结果表明随着爆速的降低,对应的爆压、波头处物质速度和热量都会降低,不同含铝量的同一炸药在同一爆速条件下,含铝量越高对应的爆压值、波头处爆热值越大。同时,对计算假定和采用模型进行了一定的讨论。     

高能推进剂燃烧转爆轰的实验和数值研究

为研究高能固体推进剂的安全性能，进行了燃烧转爆轰的实验。同时，用两相流模型进行数值模拟。结果明显，数值模拟和实验测得的火焰阵面传播曲线有较好的一致性。这种实验和数值的配合研究加深了对其燃烧转爆轰机理的认识。     

三点爆轰机理与EFP尾翼成型研究（英）

采用爆轰波理论分析了由爆炸成形弹丸装药而成的三点起爆爆轰波的相互作用。运用LS-DYNA软件数值模拟了三点起爆方式下的爆轰波作用、超压形成、药型罩在非均衡爆轰作用下的变形过程,以及尾翼的形成机理等。研究结果显示药型罩表面受到非均衡爆轰载荷作用,发生翻转、变形,在有超压作用的药型罩区域的压合程度小,形成弹丸尾翼,其中起爆半径对弹丸长径比、头尾速度、动能以及尾翼成形有重要影响。模拟中,起爆半径应选在20~30mm之间。实验结果对理论分析和数值模拟研究进行了验证。     

气-液两相多循环爆轰声场特性

多循环爆轰与单次爆轰所对应形成的爆轰声场存在明显区别,燃气射流对于多循环爆轰声场特征具有重要影响,为此开展了气-液两相多循环爆轰声场独特的指向性与时频域特性研究。在自由空间内搭建了基于80 mm直径爆轰管的单次和多循环爆轰实验系统并进行了测试分析。结果表明：多循环爆轰声场指向性呈现“心”形,最大值出现在45°方向,辐射角度30°范围内爆轰声场高频截止频率约为500 Hz;射流区域内燃气湍流抑制了45°辐射角度内爆轰声波高频成分,明显减小了爆轰声波峰值声压级;燃气射流使得前导激波波阵面在中心轴线附近会产生“葫芦状”凸起,导致轴向0°方向爆轰声波到达时间明显小于其他方向;较短的脉冲作用时间导致多循环爆轰声效率高于传统射流声效率,达到12%。实验验证了燃气射流区域尺寸、辐射角度与多循环爆轰声场声波高频截止频率之间的相互关系。     

高密实含能颗粒床燃烧转爆轰的实验与理论研究

给出了高密实含能颗粒床燃烧转爆轰现象的实验研究结果。根据实验观察到的现象，建立了描述燃烧转爆轰的两相流数学物理模型，并对模型中的某些本构关系作了改进。用MacCormack差分格式和自适应网格技术，对伴有强冲击波形成的物理过程进行了数值求解。数值预测的火焰传播、诱导爆轰长度和稳态爆轰速度与实验结果基本吻合，其结果与作者已发表的燃烧转爆轰的机理分析相一致[1]。     

基于乙烯/空气详细反应机理的旋转爆轰过程数值模拟

为了研究乙烯/空气的旋转爆轰传播特性,采用OpenFOAM7中rhoReactingCentralFoam求解器,以及乙烯/空气21组分36步基元化学反应模型,对旋转爆轰传播过程进行了二维数值模拟研究。通过改变预混气各组分的质量分数,验证了基元反应在旋转爆轰的可适用性,研究了当量比对旋转爆轰波的影响,分析了旋转爆轰燃烧室的流场结构、压力增益和燃料比冲。研究结果表明:在当量比0.7～1.1范围内旋转爆轰波能够自持传播,其传播模态均为单波; 在来流总压0.6 MPa和总温300 K时,压力增益均保持在30%以上,且随当量比的增加旋转爆轰波传播速度、阻塞比、压力增益以及燃料比冲均增大,速度亏损逐渐减小,但随着当量比的增加其增长速率和降低速率呈下降趋势; 爆轰波稳定传播时,中间产物OH集中在爆轰波后方和斜激波下游,反映了化学反应阵面的形状。爆轰波传播过程中,由于爆轰波扫过后压力过高,新鲜燃料无法供应,导致温度曲线图出现波动。     

燃料空气炸药爆轰产物JWL状态方程参数计算

炸药爆轰产物的Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程参数一般由圆筒试验确定,但圆筒试验并不适用于宏观上呈云雾状态的燃料空气炸药(FAE)。为确定FAE爆轰产物的JWL状态方程参数,基于外场FAE爆轰试验数据,引入反向传播神经网络联合遗传算法(BPNN-GA),建立适用于FAE的状态方程参数计算方法,并与单爆源和多爆源的外场试验结果对比。研究结果表明：引入BPNN-GA可以简化状态方程参数优化过程,提高了寻优速度和精度;基于FAE爆轰产物JWL状态方程参数,建立单爆源与多爆源的FAE云雾爆轰模型,数值仿真所得的冲击波轮廓与实际爆轰冲击波形貌一致,单爆源与多爆源50 m测点处地面峰值超压仿真值与试验值的最大偏差分别为9.0%和11.1%.