考虑相变的炸药烤燃数值模拟计算

以低熔点的TNT炸药为研究对象，根据已有的TNT炸药烤燃实验，建立了炸药烤燃热反应模型，模型除了考虑炸药热传导外，还考虑了炸药多步化学反应、炸药相变和液态炸药的对流传热。采用计算流体力学软件Fluent，对加热速率为0．05K·s^-1时TNT炸药的烤燃过程进行了数值模拟计算，得到了TNT炸药的剧烈反应时间为4150s，炸药点火时3号特征点的温度为226℃；与实验结果比较，验证了计算模型和相关参数的正确性。分析了不同加热速率下（0．3K·s^-1，0．05K·s^-1，3．3K·h^-1）TNT炸药相变和温度变化情况。计算结果表明，烤燃中炸药相变熔化是从外向内逐步进行，未熔化的固态炸药会在重力作用下出现沉降。炸药熔化时会吸收热量，使温度上升速度减小。刚熔化的炸药在对流作用下温度会在短时间内快速上升。液态炸药存在热对流和热传导的共同作用，使炸药内部温度分布的均匀性增加。炸药相变对炸药点火温度，点火时间和点火位置都有影响。     

几种熔铸炸药的热点临界参数和撞击感度

从热爆炸理论出发，推导了炸药临界热点参数的计算公式，计算了TNT、B炸药和EAKR分子间炸药等几种熔铸炸药的热点尺寸和临界点火温度，将这些计算结果分别与101kg落锤和400kg大落锤测定的撞击感度实验值进行了比对，结果表明临界热点参数的计算较好地说明了这几种炸药的感度排序。     

TNT和RHT-906炸药起爆过程的电导率研究

建立了凝聚炸药起爆过程电导率的平面测试方法,运用该方法对RHT-906炸药起爆过程的电导率,以及TNT炸药在不同冲击压力起爆过程的电导率进行了研究.分析了冲击压力对炸药起爆过程电导率的影响,结果表明,TNT的最大电导率随起爆压力的减小而减小,TNT中加入RDX后最大电导率减小.四发实验得到TNT炸药爆炸的化学反应时间分别为0.11 μs、0.12μs、0.16μs和0.15μs.     

超临界萃取B炸药实验研究

为了回收废旧B炸药中的RDX,采用超临界萃取技术对B炸药进行了处理,探讨了工艺条件对萃取效果的影响,确定了最佳工艺条件,并且对萃取前后的样品进行了纯度、红外和扫描电镜测试。结果表明:样品中TNT的萃取率和温度、压力以及保压时间有密切关系,当体系温度为51℃、操作压力为35MPa、保压时间为10min时,TNT的萃取率最高,萃取效果最好,RDX的纯度可以达到88%。     

低速撞击下JO-8和B炸药的响应特性

采用30 kg小落锤对JO-8和B炸药进行了低速撞击加载试验,并对撞击过程和试验后样品分别进行了高速摄影和扫描电镜分析。撞击试验发现JO-8炸药的临界点火阈值为360 N,B炸药的阈值为300 N,这表明JO-8炸药具有更高的抗撞击能力;高速摄影发现两种炸药均经历冲击、塑性流动、飞散、反应等阶段,反应在炸药损伤后发生,JO-8炸药的反应滞后于B炸药;扫描电镜表明,B炸药在低速撞击下的损伤模式以界面脱粘、沿晶断裂为主,JO-8炸药以剪切变形和穿晶断裂为主。B炸药的制备工艺决定了TNT包裹RDX的微观结构,而TNT具有较低的晶体力学性能,导致其在加载下首先发生断裂;JO-8炸药的制备工艺决定了粘结剂包裹HMX晶体的微观结构,粘结剂改善了炸药晶体的脆性特征,致使JO-8炸的损伤模式不同;与B炸药相比,JO-8炸药发生点火延滞的原因在于JO-8炸药具有更高的压缩强度。     

含NTO的TNT基熔铸炸药研究

研究了两种含NTO的炸药配方40NTO／60TNT和25RDX／25NTO／50TNT的主要性能及低易损伤。结果表明，与梯黑炸药相比，含NTO的TNT基熔铸炸药，具有较好的强度和低易损性能。     

点火强度对B炸药燃烧行为之影响

用燃烧转爆轰(DDT)管实验对B炸药在不同点火强度下的燃烧行为进行了研究，实验以硝化棉作为点火药，通过调节火药量控制点火强度，结果表明，随着点火强度的增加，B炸药的反应速度增大。     

温压炸药内爆炸压力特性及威力试验研究

为研究温压炸药内爆炸压力特性和威力,基于爆炸相似律与理想气体状态方程分析建立了冲击波超压及准静态压力计算模型,并利用爆炸罐开展了温压炸药和梯恩梯（TNT）炸药裸药柱内爆炸试验。结果表明：内爆炸压力效应包括冲击波压力和准静态压力,准静态压力上升伴随着冲击波的多次反射,反射结束后准静态压力上升到峰值并维持较长时间;温压炸药内爆炸冲击波超压峰值和准静态压力峰值较TNT炸药分别提高了18.0%和62.9%,基于内爆炸冲击波超压和准静态压力计算得到的温压炸药TNT当量分别为1.18和1.63.     

含能快递

正美国普渡大学研究了CL-20共晶的激光点火性能近年来,共晶成为含能材料领域一大研究热点。含能共晶可以表现出与任一单一组分或机械混合物所不同的性质,基于此,美国普渡大学最近研究了CL-20基共晶炸药在CO2激光加热下的点火性能。作者制备了CL-20/TNT摩尔比为1∶1及CL-20/HMX摩尔比为2∶1的两种共晶炸药,并将其压制成直径为3.2 mm,高为1~2 mm的药柱,在310~1446 W/cm2的辐照度下进行测试。通过高速相机对点火过程进行了实时拍照,并采用条纹相机对紫外光谱数据进行了采集,并通过高速纹影成像研究了在光产生之前的点火动力学。光谱所检测到的特定物种包括OH、C N,与相机拍摄的一次点火、二次点火过程相一致。两种共晶炸药的点火性质基本一致。相比于等比例的机械混合物而言,CL-20基共晶炸药被轰击到气化的时间更短,更易被点火。该研究对于将共晶炸药用于起爆药而言具有一定参考价值。     

成型炸药滑动摩擦系数的测试与修正

为研究动摩擦系数对于成型炸药摩擦点火的影响,利用自行设计的基于落锤的摩擦测试系统,以8701压装成型炸药为研究对象,研究了不同压力环境下成型炸药与45号钢之间的动摩擦系数。试验结果表明,当界面压力由1 MPa升高到10 MPa时,动摩擦系数将由0.28降低至0.10,说明动摩擦系数具有压力相关性。基于试验结果,提出了该炸药的摩擦系数计算模型。通过LS-DYNA二次开发,添加了试验所得摩擦系数计算模型,对8701炸药滑道试验进行了摩擦点火热力化耦合数值模拟。计算结果表明,修正的摩擦系数计算模型会延长炸药点火延迟时间,提高临界点火速度和临界点火温度,也说明考虑了压力相关性的摩擦系数计算模型对于研究成型炸药的摩擦点火问题有重要意义。     

含能毁伤元冲击引爆模拟战斗部试验研究

为提高战斗部的毁伤效能,对氟聚物基含能反应材料进行了研究。对氟聚物基含能材料配方改进并制备了一种Φ26mm×60mm的含能毁伤元。将含能毁伤元装入特定结构壳体后进行了冲击引爆模拟战斗部试验。采用高速录像观察含能毁伤元冲击侵彻模拟战斗部后的爆炸情况并测试爆炸后空气冲击波超压。考察了含能毁伤元不同速度下对B炸药和PBX-9404炸药的引燃引爆能力。设置了B炸药模拟战斗部静爆试验作为对比。在试验的基础上,通过测量爆炸后空气冲击波超压进行了TNT当量等效对比分析。试验研究表明,在735m·s~(-1)的侵彻速度下,氟聚物基含能毁伤元可冲击引爆B炸药模拟战斗部。在962m·s~(-1)的侵彻速度下,能引发PBX-9404炸药模拟战斗部爆燃反应。     

热塑性弹性体改性B炸药的性能研究

添加2%热塑性弹性体401和501对B炸药改性,得到改性后炸药MB-1和MB-2,测试了二者的力学性能和落锤撞击感度,分别用经验法和VLWR程序计算了二者的爆轰性能。结果表明,MB-1和MB-2的弹性和韧性均好于B炸药;在低速(100-1500s-1)冲击下,MB-2的韧性比MB-1好。大药片落锤撞击感度试验中,MB-1和MB-2的爆炸反应阈值高度分别为3.5-4m和6-6.5m,MB-1的撞击感度比MB-2高。与B炸药相比,MB-1和MB-2的爆速分别降低了0.104mm·μs-1和0.099mm·μs-1,爆压分别降低了1.3GPa和1.2GPa。     

掺杂物对药剂激光点火感度和延迟时间的影响

分别研究了碳黑、石墨、KCl和石蜡四种掺杂物对Zr/KClO4点火药及碳黑对B／KNO3点火药的激光点火感度和延迟时间的影响。实验结果表明，四种掺杂物均能降低药剂的激光点火延迟时间（其中碳黑的效果最强，石墨的效果最弱），但只有碳黑能够降低药剂的激光点火感度。     

快速点火技术应用研究

为解决传统点传火方式作用时间长、燃速低、点火不均匀等问题，对A、B两种结构传火管进行压力——时间测试，分析对比了配用于爆炸网络点火技术的A型传火管、配用于LVD中心点火技术的B型传火管与普通传火管的点传火性能。试验结果表明：采用快速点传火技术的传火管传火速度大大提高，点火压力增大，点火后燃烧稳定。其中爆炸网络A型传火管的传火速度是普通A型的近40倍，平均点火压力峰值是普通A型的2倍；LVDB型传火管传火速度是普通B型的4-5倍，平均点火压力峰值增长十几兆帕。此外，分析了LVD中心点火技术与爆炸网络点火技术的特点及应用前景。     

大口径高速平衡炮点火具系统点火试验及理论研究

为了了解点火导线型号的不同对多点点传火系统一致性的影响,也为大口径高速平衡炮选择合适的点火导线提供参考,该文对常用的2种点火导线进行了多点点传火具的发火试验,试验结果表明:多根导线并联降阻,减小连接线长度,可以有效减小导线电阻对点火时间延迟的影响。在试验的基础上,对多点点传火管进一步进行数值模拟,验证了试验中所用24 m、10 mm²铜导线可以有效发挥点火同步性,减小压力波强度,满足了480 mm大口径高速平衡炮对多点点传火系统性能的需求。该研究为相关大口径火炮的点传火系统设计提供了理论和试验依据。     

提高点火管点火性能的一种方法

根据大口径火炮金属中心点火管设计要求，提出了一种改善点火稳定性的方法－将黑火药压实成饼状，装填入金属中心点火管中，通过改变药饼的几何形状、压药密度来调节点火压力，以匹配不同的发射装药结构。     

模压可燃药筒点火特性

采用密闭爆发器试验考察了可燃药筒定容点火性能,分析了装填密度与点火强度对可燃药筒定容点火性能的影响,并与4/7-单的定容点火特性进行了比较.结果表明,可燃药筒的点火过程分为3个阶段,电点火击发阶段、着火阶段与可燃药筒初始燃烧阶段.与4/7-单相比,可燃药筒的点火段压力上升迅速,燃气生成速率大,点火时间短.随着点火强度的提高,可燃药筒定容点火时间缩短,压力上升速率加快,而装填密度对药筒点火特性影响不明显.     

RDX激光点火特性数值分析

用数值模拟分析计算了黑索今(RDX)的激光点火过程。结果表明,RDX经加热、熔化、分解、蒸发,反应物进入气相后,随反应物的积累,温度和气相反应速率的增加,气相被点着。讨论了环境压力和激光功率密度对点火延迟时间和临界点火距离的影响,计算所得的点火延迟时间与文献报道的研究结果一致。     

短脉冲推冲器点火性能的实验研究

为了找出点火药量对短脉冲推冲器点火过程的影响规律及选择优化匹配的点火药量,选定B/KNO3和黑火药混合物作为点火药,采用模拟试验装置,测量得到不同点火药量情况下的压力-时间曲线.结果表明,随点火药量增大,点火延迟时间由1.48 ms降到1.06 ms,压力上升时间由0.37 ms降到0.16 ms,工作时间在1 ms左右变化.结果表明,增大点火药量可以降低点火延迟时间和压力上升时间.通过与性能目标值比较,选择80 mg点火药为较佳匹配.