聚能射流侵彻带壳装药引爆参数计算

在报废弹药销毁中,为简便快捷地分析计算聚能射流侵彻引爆带壳装药的作用过程,利用聚能射流简化模型,结合射流形成理论,计算了聚能射流侵彻引爆带壳装药时刻的速度和直径等参数,得到了聚能射流侵彻带壳装药引爆参数.通过试验验证,证明了该计算方法的正确性和可行性.     

聚能射流引爆带壳炸药数值模拟研究

利用非线性有限元程序LS-DYNA中的ALE算法对聚能射流的成型、冲击引爆带壳炸药作用过程进行了数值模拟研究.根据计算结果获取了聚能射流在任意时刻的速度、直径等形体参数,并得到了该射流对带壳炸药的引爆过程参数.通过与试验结果相比较,证明了数值模拟计算结果的正确性.为聚能装药作用过程分析提供了一种高效的设计方法.     

压缩剪切作用下PBX的响应特性

为了研究高聚物粘结炸药(PBX)在压缩剪切作用下的响应特性,采用设计的压缩剪切试验装置,对Φ20 mm×40 mm的PBX-932和PBX-C43在22~57 m·s-1撞击速度范围内进行了响应试验。试验中采用压力计测试了压力变化过程,通过高速录像照片分析了撞击过程,采用冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,分析了两种炸药的响应特性。结果表明,随着撞击速度增加,两种PBX炸药的损伤度增加。在压力160~400 MPa,脉宽1.5 ms的压缩剪切作用下,PBX-C43和PBX-932的撞击速度阈值分别为25.5~27.7 m·s-1和22.7~24.4 m·s-1。两种炸药的反应程度基本一致。     

基于Held判据的聚能射流引爆液体炸药研究

为了研究聚能射流冲击起爆液体炸药,利用AUTODYN软件模拟两种聚能射流侵彻靶板的过程,得到了射流的相关参数,并根据Held引爆判据,计算得出两种聚能射流的ν_j~2d值,在此基础上进行了聚能装药引爆液体炸药的试验研究。试验结果与数值模拟基本吻合,验证了聚能射流冲击起爆液体炸药的可行性,为深入研究聚能装药引爆液体炸药提供了参考。     

LEFP对带壳装药冲击起爆过程的数值模拟与试验

利用圆缺型药型罩形成线性爆炸成型侵彻体(LEFP),研究其对带壳装药战斗部的冲击起爆特性。采用端点起爆方式形成LEFP对直径82mm的聚能战斗部进行动态拦截撞击试验。利用高速摄影观察到战斗部结构失效的过程。采用ANSYS/LS-DYNA仿真软件,建立LEFP冲击起爆带壳装药的数值仿真模型。对LEFP的成型过程、不同炸高以及不同起爆方式条件下拦截撞击带壳装药的过程进行仿真分析。结果表明,测得带壳装药均被引爆,中心线起爆的炸药平均压力峰值为端点起爆的1.17倍。LEFP具有作为装甲车辆主动防护系统或其他防空反导技术毁伤元的可行性。     

TATB基PBX及其与HNS复合装药的高速破片撞击安全性

为了获得高速破片撞击下钝感装药的安全性响应规律及传爆药非理想起爆对该过程的影响,采用高速破片撞击试验方法,对TATB基PBX装药(PBX-C04)和PBX-C04/HNS复合装药结构进行了试验研究.基于超压测试、鉴证板破坏情况和残药的理化分析,分析了撞击速度、传爆药非理想起爆及高温对PBX-C04钝感主装药高速破片撞击安全性的影响.结果表明,常温下PBX-C04主装药具有优异的高速撞击安全性,1970 m·s-1的高速破片撞击下仅发生燃烧反应,引入六硝基茋(HNS)传爆药后,相同撞击速度下PBX-C04主装药反应烈度提高为爆燃反应.复合装药结构加热至200℃时,1640 m·s-1撞击速度下,复合装药结构发生了爆轰反应,证明高温可急剧恶化复合装药结构的高速撞击安全性.     

玻璃射流冲击带壳装药的数值模拟

为提高对披挂爆炸反应装甲装甲车的侵彻能力,通过对浮法玻璃、有机玻璃和玻璃纤维作为药型罩材料,聚能装药形成射流侵彻带壳装药的数值模拟,使其穿透带壳装药的同时不引爆带壳炸药,从而使后级主射流经过穿孔侵彻主装甲。得出玻璃射流侵彻带壳装药穿而不爆的结论,找到了使其穿而不爆的药型罩材料。     

两种塑料粘结炸药的Steven试验及撞击感度研究

采用2kg钢质弹丸对PBX2、PBX1炸药进行了Steven试验,试验中采用锰铜压力计测试了样品中的压力变化过程,通过高速录像照片估算了点火反应的延迟时间,通过冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压。结果表明PBX1炸药和PBX2炸药的点火反应阈值速度分别约为35.0～35.5m·s-1、40～46m·s-1,在同样撞击速度下PBX1炸药的点火延迟时间明显小于PBX2炸药,这表明PBX2炸药较PBX1炸药钝感。     

新型炸药2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的射流冲击感度实验研究

为分析新型高能钝感炸药2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)的射流冲击感度,在口径为56 mm的聚能装药和炸高为80 mm条件下,进行了45#钢隔板覆盖下无围压炸药冲击起爆感度实验。用"Langlie法"获得了ANPyO临界起爆隔板厚度,用AUTODYN计算了临界头部速度和射流直径,标定了ANPyO的临界起爆阈值,并与8701炸药的试验结果作了比较。结果表明:临界爆轰时,8701炸药覆盖的45#钢隔板临界厚度约160 mm,ANPyO炸药的临界隔板厚度约为68 mm,比8701降低了约57.5%。ANPyO炸药的临界速度为3.7 mm·μs-1,射流头部直径为4.8 mm,临界冲击起爆阈值约为32.3 mm3·μs-2,8701为7.16mm3·μs-2,ANPyO为8701炸药的4.5倍,可见ANPyO钝感于8701,是一种低射流起爆感度炸药。     

线性聚能装药切割航空炸弹可靠性评估

利用线性聚能装药金属射流对钢板侵彻深度及炸药对射流的感度试验数据,用正态容许限系数法评估了线性聚能装药切开(不引爆)3种航空炸弹的可靠性.     

含双芳-3发射药的灌注炸药爆轰性能

采用灌注成型工艺,将含敏化剂的含能灌注液填充于废弃的双芳-3发射药颗粒的空隙中,制备出灌注炸药。通过见证板试验、高速摄影、空中爆炸及水下爆炸试验分别研究了其爆轰性能、冲击波超压及能量输出特性。结果表明,采用灌注工艺,可制备性能优良的灌注炸药;随着敏化剂含量的增加,炸药的爆轰感度显著提高,但其爆速、冲击波超压及水下爆炸能量输出变化较小;该炸药的密度可达1.52 g·cm-3,爆速6600 m·s-1(Φ60 mm),比例距离为1.65～4.50 m·kg-1/3时TNT当量系数略大于1,比冲击波能及总能量分别为1.57,4.16 MJ·kg-1,高于常用的工业炸药,略低于TNT。     

射流冲击盖板覆盖下有限厚炸药的仿真和试验研究

为了研究有限厚炸药在射流冲击下的起爆过程,并得到有限厚炸药的临界起爆阈值。试验采用Φ40 mm聚能装药作为射流源,通过高速录像进行拍摄,对不同厚度的50SiMnVB盖板覆盖下的43 mm厚TNT炸药进行了射流冲击起爆试验,得到炸药的临界起爆阈值和不同刺激强度下的响应情况以及反应产物的膨胀速度。采用数值仿真软件进行了有限厚炸药在射流冲击下的数值模拟计算,得到了射流冲击下炸药内弯曲冲击波发展过程以及有限厚炸药的临界起爆阈值和炸药厚度关系,并通过试验结果进行了验证。最后建立了有限厚炸药临界起爆阈值和临界盖板厚度的计算模型。结果表明:厚度43 mm的TNT临界起爆阈值为37 mm3·μs^-2,并且在不同响应之间反应产物的膨胀速度相差至少一个数量级。射流冲击有限厚炸药时,弯曲波发展为爆轰波需要一定距离,剩余射流头部速度越高,弯曲波发展为爆轰波所需的距离越短。炸药厚度的减少将导致有限厚炸药的临界起爆阈值和临界盖板厚度的增加,并且有限厚炸药的临界起爆阈值的对数与炸药厚度的对数近似呈线性关系。     

聚能射流侵彻隔板形成的前驱冲击波起爆不同温度炸药特性

弹药在聚能射流作用下的反应机制和响应规律,对弹药安全性研究具有重要意义。针对隔板中前驱冲击波起爆炸药机制及炸药温度的影响,开展实验和数值模拟研究。设计大尺寸装药聚能射流侵彻不同厚度隔板,起爆加热炸药的实验装置,采用上下两端加热和侧面保温的方式,实现炸药均匀加热和温度控制。选取黑索今(RDX)含铝(Al)炸药(炸药配方质量比：RDX∶Al∶粘结剂为61%∶30%∶9%)在不同温度和隔板厚度下进行射流侵彻起爆实验,基于脉冲X光高速照相法,观测射流侵彻过程及炸药爆轰波成长。建立考虑炸药温度变化的射流起爆炸药计算模型,对射流侵彻隔板形成的前驱冲击波起爆炸药进行数值模拟。结果表明：射流侵彻厚隔板形成的前驱冲击波,先于射流到达炸药表面,在传入炸药一定深度后起爆炸药。入射压力介于3.1 GPa和5.13 GPa 之间,炸药发生隔板中前驱冲击波起爆,入射压力高于5.13 GPa为直接冲击起爆。RDX含铝炸药温度对前驱冲击波起爆炸药有很大影响,在25~111 ℃时,随着温度升高,炸药受粘结剂软化的影响为主,RDX含铝炸药对冲击波感度降低;但超过一定温度后,在111~150 ℃时,粘结剂的影响减弱,冲击感度主要受RDX炸药感度的影响,冲击感度又会增加。     

遭毁伤聚能战斗部射流成型行为

针对遭毁伤聚能装药射流成型行为及其终点效应问题,采用AUTODYN-3D软件研究了侵孔位置、侵孔深度和侵孔直径对射流径向速度及其侵彻能力的影响特性。结果表明:侵孔导致射流径向速度明显增大且射流偏离轴线甚至提前断裂形成碎片,严重降低了其对靶板的侵彻能力,同等条件下,侵孔直径d=0.278倍装药直径的聚能装药比完好聚能装药对靶板侵深降低了24%;射流径向偏移速度主要受侵孔位置和侵孔直径的影响,随着侵孔到药型罩顶距离的减小,射流径向速度显著增大,同时对靶板侵彻深度也越小,x=0倍装药直径时,射流径向速度达19.0 m·s~(-1);射流径向速度随侵孔直径的增大而显著增大,d=0.278倍装药直径时,射流径向速度达41.1 m·s~(-1)。     

微型爆炸网络用DNTF/HMX基传爆药研究

为了使爆炸网络装药在实现高爆速、高安全和小临界尺寸传爆的同时满足装药均匀性好、爆速极差小的要求,以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)和奥克托今(HMX)为主体炸药,以含能聚合物聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)为粘结剂,配以其它助剂,设计出一种适用于微小尺寸爆炸网络的DNTF/HMX基传爆药配方,并采用微注射工艺将其装入到微型爆炸网络沟槽中。采用扫描电镜(SEM)表征了主体炸药颗粒粒径和形貌并观察和测试了装药表面;采用X射线衍射仪(XRD)测试了主体炸药和装药后炸药的晶型;采用直线传爆临界尺寸实验测试了传爆性能;采用撞击感度与冲击波感度实验测试了配方的安全性能。结果表明:配方的炸药组分固含量为85%,固化成型后装药表面平整,颗粒分布均匀,炸药晶型未发生变化,沟槽中装药密度可达1.6 g·cm~(-3)(理论密度的92%)以上。在此装药密度下,该配方的直线传爆临界尺寸为0.6 mm×0.6 mm,在0.8 mm×0.8 mm的沟槽中爆速为7558m·s~(-1),爆速极差为29 m·s~(-1);撞击感度特性落高为45.2 cm(5.0 kg落锤),冲击波安全性试验小隔板厚度值为8.74 mm。     

环形聚能装药水射流成型过程的数值研究

为了研制快速、易携带的水射流排爆装置,采用AUTODYN软件对TNT、水、塑料构成的特殊形状聚能装药结构进行了二维数值模拟,计算了不同炸药厚度下水射流形成过程,得到了水射流形状随时间的变化规律,分析了炸药厚度对射流速度的影响。结果表明: 该聚能装药结构是可行的,能够按照设想形成杵状射流; 水射流的头部速度和平均速度均随炸药的厚度增加而提高。 对于本研究给出的装置结构,当炸药的厚度为4~6 mm时,水射流的头部速度范围为861~1182 m·s-1,射流的平均速度范围为393~571 m·s-1,射流的速度满足理论计算的排爆要求。      

低爆速爆炸焊接乳化炸药的制备与性能

为使乳化炸药的性能满足爆炸焊接用炸药的要求,采用乳胶基质与泡沫塑料和碳酸盐类矿物粉混合制得一种低爆速爆炸焊接乳化炸药。对该炸药的微观结构、流散性和机械感度进行了测试,研究了装药直径对炸药爆速的影响,并进行了不锈钢与钢板爆炸焊接实验。结果表明,该炸药颗粒内部含有空隙,颗粒形状极不规则,流散性好,撞击感度和摩擦感度均为0,当装填密度为0.81 g·cm-3时,炸药的猛度实测值为9.71 mm,当装药直径为16～50 mm时,爆速为1754～2439 m·s-1,基本满足金属板材爆炸焊接的要求。      

填充介质对火药装药爆轰性能的影响

为了研究火药颗粒在不同介质中的爆轰性能,在火药颗粒空隙中分别均匀填充水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶,通过板痕试验及测时仪法研究了不同填充物对火药装药爆轰性能的影响,并与无填充物的装药进行了对比;测试了灌注液的氧平衡对火药装药水下爆炸能量的影响。结果表明,水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶等密实介质的加入,有利于爆轰冲击波的成长及传播,装药的爆速逐渐增加。火药颗粒装药中填充含氧化剂的密实介质后,能稳定爆轰并具有良好的爆轰性能,爆速6.4 km·s~(-1)。随着氧平衡的提高,火药装药的水下爆炸能量逐渐增加,总比能量与其氧平衡存在显著的线性关系。与岩石乳化炸药、铵油炸药相比,含火药装药的比冲击波能较高,其值大于1.0 kJ·g~(-1),总比能基本相当。     

用连续爆速法测定工业炸药爆速

采用电测法和连续速度探针法分别测量了粉状乳化炸药和乳化炸药的平均爆速和连续爆速.结果表明,粉状乳化炸药在装药密度为850 kg·m-3和820 kg·m-3时,平均爆速分别为4526 m·s-1和4020 m·s-1; 稳定爆轰时连续爆速范围分别为4300～4600 m·s-1和4000～4300 m·s-1.乳化炸药在装药密度为900 kg·m-3和840 kg·m-3时,平均爆速分别为4384 m·s-1和2345 m·s-1; 连续爆速范围分别为3370～4592 m·s-1和2871～3420 m·s-1.显然,平均爆速测试结果与连续爆速的测试结果吻合很好,且连续速度探针法能满足准确测量工业炸药在装药结构中爆速连续变化的要求.     

多向线性聚能切割弹的研究与应用

针对油气井、矿井卡钻问题,设计一种多向线性聚能切割弹,其结构特点是:圆柱形炸药的四周均匀布置12根空心铜管。采用LS-DYNA程序中的Lagrange算法对该切割弹的爆炸作用原理及侵彻钢管过程进行数值模拟,并将计算结果与实验比较。数值模拟结果表明:12根铜管在爆轰压力作用下形成12股金属射流刀以及伴随其运动的杵体和"尾翼",12股射流刀分别沿着炸药及12根铜管的中轴线形成的12个平面(各平面之间夹角为30°)向四周运动,其头部速度高达3530 m·s-1,杵体速度约1180 m·s-1;钢管首先受到爆轰产物的作用发生膨胀和断裂破坏,然后受到12股射流刀的侵彻作用(侵彻速度约2550 m·s-1),最终在钢管上形成12条切缝。数值模拟得到的钢管切割变形效果及切缝数量与实验结果十分吻合,所设计的切割弹成功应用于处理某铜矿300 m深度的钻井卡钻事故,与目前常用的切割弹相比装药量减少了80%以上,成本降低至少50%,且具有结构简单、加工方便的特点。