燃料-空气两相爆轰相对敏感度的研究

立式激波管中实测了几种碳氢燃料-空气混合物直接起爆的临界起爆能和云雾爆轰波胞格尺寸.数据表明,燃料气液两相云雾爆轰的临界起爆能与当量比呈一"U"型曲线关系,而最小临界起爆能则在富燃料一侧,这与气相云雾爆轰结论是一致的.采用爆轰波胞格尺寸衡量这几种燃料云雾相对爆轰敏感度的结论和临界起爆能也是一致的.     

碳氢燃料云雾直接起爆感度的实验研究

在立式激波管中采用升降法和烟迹技术实测了几种碳氢燃料-空气混合物直接起爆的临界起爆能和云雾爆轰波胞格尺寸.分析了云雾爆轰作用机制数据,结果表明燃料气液两相云雾爆轰的临界起爆能与当量比呈一"U"形曲线关系,临界起爆能的最小值点所对应的当量比稍大于1,这与气相爆轰结论是一致的;用胞格尺寸来衡量这几种燃料云雾爆轰相对感度的结果与临界起爆能的结论是一致的.     

三种燃料-空气混合物爆轰的直接引爆实验研究

在直径240mm的立式爆轰管中对环氧丙烷（PO）、正已烷、癸烷与空气混合物进行直接起爆，测定不同燃料不同当量比的去雾直接引爆的临界起爆能。在该实验系统条件下，发现PO－空气混合物当量比为1．05时，其临界起爆能值最小；正已烷－空气混合物当量比为1．12时，其临界起爆能值最小；癸烷－空气混合物当量比为1．15时，其临界起爆值能最小。PO－空气混合物的可爆下限值为当量比0．47（质量浓度为4．23％），正已烷－空气混合物的可爆下限值为当量比0．75（质量浓度为5．29％），癸烷－空气混合物的可爆下限值为当量比0．89（质量浓度为5．8％）。在直径240mm的立式爆轰管中，三种燃料与空气混合物的云雾都容易在较大的当量比范围内引发爆轰并实现爆轰波稳定传播。     

碳氢燃料的敏化及机理研究

在激波管内分别测定了纯石脑油及加入敏化剂后，石脑油与空气混合物形成爆轰所需临界起爆能。实验结果表明，在石脑油中加入敏化剂后，其临界起爆能明显降低，可大大改善石脑油的爆轰性能。从化学动力学出发，分析了敏化剂的敏化机理。     

碳氢燃料爆轰波胞格结构的实验研究

在实验的基础上，对碳氢燃料云雾爆轰波胞格结构的影响因素进行讨论分析认为：初始温度的变化对胞格尺寸的影响较小；胞格尺寸随初始压力的降低而增大；稀释气体使碳氢燃料的爆轰波胞格尺寸增大，在稀释气体达到一定浓度后，胞格尺寸将迅速增大；起爆能的增大可以导致更加复杂的爆轰波次胞格结构出现。     

中心装药起爆方式对FAE 影响的仿真研究

为提高燃料空气炸弹的释能效率,研究中心装药的起爆方式对燃料空气炸弹爆炸威力的影响。建立1点、2点、5点起爆方式的仿真模型,运用AUTODYN软件,对中心装药起爆过程中的最大压力和最大抛撒速度进行仿真计算,并对爆轰波传播过程进行分析。仿真结果表明:在3种起爆方式中,2点起爆能够形成扁平状火球,作用区域更广;2点起爆的峰值可以达到其他2种起爆方式的2倍左右;2点起爆和5点起爆情况下的燃料抛撒的速度比一点起爆可提高19%。     

强氧化剂对FAE诱导作用的实验研究

就强氧化剂KClO4、NH4ClO4对一次起爆型燃料空气炸药(FAE)的诱导作用进行了实验研究,结果表明,一次起爆型FAE的云雾覆盖区内的氧含量充足,但对于原复合燃料,空气中氧气的利用率不高,致使燃料的潜能不能充分激发。在FAE总质量不变的情况下,用15%的NH4ClO4作强氧化剂和爆轰反应的诱导剂取代部分复合燃料,可有效提高一次起爆型FAE的爆轰威力和爆轰稳定性。     

非对称起爆云雾爆轰威力场分布特性研究

为获取起爆方式对云雾爆轰威力场的影响,采用TNT装药对抛撒云团进行了非对称单点起爆,通过高速摄影仪及压力传感器获取了云雾爆轰过程及不同距离、方向的超压值,分析了云雾爆轰波传播特性及超压随距离、方向的变化规律.结果表明,采用非对称偏心起爆时,云雾场内超压分布呈现明显的不均匀性,部分区域存在冲击波叠加效应,而随着距离的增大,超压分布逐渐趋于均匀,起爆方式对云雾爆轰威力场的影响主要体现在近场区域.     

高落速云雾爆轰的数值模拟

为了研究落速1000 m·s^-1条件下的燃料分散和爆轰过程,建立了燃料分散爆轰的计算仿真模型,以静态燃料分散及云雾爆轰实验结果作为数值方法进行了验证,分析了2 kg环氧丙烷燃料在高落速条件下分散爆轰的温度、压力随时间变化规律。结果发现：落速1000 m·s^-1条件下,数值模拟得到了云雾形态、浓度场随时间和空间的分布规律,云雾形态大致呈扇形,浓度随距离增加逐渐降低,最终达到稳定分布,云雾径向半径可达2.24 m,同时得到云雾爆轰过程及爆轰压力场、温度场的影响规律,起爆后形成弧形波阵面向外扩散且温度压力不断衰减。数值模拟结果与实验相吻合,为高落速云爆武器系统的安全设计提供了新途径。     

中心装药起爆方式对FAE燃料抛撒的影响分析

为了获得尽可能理想的燃料抛撒效果,运用AUTODYN软件,就三种不同起爆方式对燃料空气炸药燃料近区的抛撒进行了数值模拟。结果表明,中心装药起爆方式即爆轰波传播方向对燃料抛撒将产生显著影响,其中一端起爆方式最好,能够使燃料抛撒得最均匀。