含TNT注装混合炸药爆轰产物电导率实验研究

改进了炸药爆轰产物电导率的同轴测试系统,测量了TNT注装炸药中加入RDX、Al、KCl等药剂后爆轰产物的平均电导率,得出了不同RDX含量的TNT/RDX炸药平均电导率最大值变化曲线.结果表明:TNT中加入RDX后会减少其爆轰产物的电导率,而加入Al后TNT炸药爆轰产物的电导率明显高于不含Al炸药,加入5% Al粉平均电导率最大值即可增大4倍以上.另外,加入KCl也会增大TNT/RDX混合炸药的电导率.     

微型飞片雷管的炸药冲击起爆

本文介绍的是用爆炸箔起爆器(EFI)，又称微型飞片雷管，对低密度猛炸药如PETN的冲击爆轰传递(STD)EFI用200nF的电容器形成，电容器可以充电至3．5kV，这个电压可使铜桥爆炸。金属等离子体的膨胀可以使厚度为25岬的Kapton飞片以大约4mm/μs的速度加速。以作用时间为函数的电流的理论和实验评估与Kapton飞片飞行时间的直接测算有关，为计算飞片系统对炸药的最佳起爆和速度创造了条件。用以与电子条纹高速摄影机连接的64光学纤维带(每根纤维的直径为250μm)为基础的光学方法对9mm长、6．5mm直径的炸药样品的STD过程定了性。所获得的结果，(z，t)曲线图和2ns瞬时分辨率，为爆轰速度，爆轰波(DW)阵面曲线和惰性层中DW产生的冲击波(SW)压力的评估创造了条件。用这种高瞬时空间分辨率方法(high temporal-spatial resolution method)可能鉴别DW传播中的速度脉动。这种结果还显示了飞片速度、起始密度对STD过程和DW速度值的影响。     

不同加载压力下炸药冲击起爆过程实验和数值模拟研究

采用炸药平面透镜爆轰加载及空气与隔板综合衰减技术,建立基于锰铜压阻传感器的 一维拉格朗日实验分析系统,得到了3 种加载压力下两种颗粒度PBXC03 炸药冲击起爆不同拉格 朗日位置的压力历史,以及加载压力对炸药冲击起爆过程的影响规律。采用DYNA2D 程序,对两 种颗粒度PBXC03 炸药的冲击起爆过程进行数值模拟,计算结果与实验结果趋势一致。结果均表 明:加载压力减小,炸药中前导冲击波速度增长变慢,压力增长变缓,炸药的到爆轰距离增加。数值 模拟得到的两种颗粒度PBXC03 炸药起爆压力和到爆轰距离的关系与文献[15] 的POP 图曲线吻 合较好,验证了文献[14]建立的PBX 炸药冲击起爆细观反应速率模型的合理性。     

PBX-9404炸药冲击起爆细观反应速率模型

针对非均质炸药的冲击起爆过程,选择以微孔洞弹粘塑性塌缩形成的热点为主的热点形成机制,建立了PBX-9404炸药在冲击波作用下的细观化学反应动力学模型:由于空穴塌缩而发生点火,增长阶段是从内向外的表层燃烧和从外向内的颗粒燃烧。将得到的反应速率模型加入到一维流体动力学程序SSS中,采用遗传算法,建立非线性优化模型,确定了PBX-9404炸药反应速率方程中的参数。利用SSS程序模拟了一维情况下PBX-9404的冲击起爆行为。     

某隔板起爆器冲击起爆过程的数值模拟与实验研究

为了提高火工品的可靠性设计水平,将数值模拟技术引入隔板起爆器的设计中.利用LS-DYNA软件对某隔板起爆器隔板传爆过程进行模拟,计算得出可靠传爆不会穿透隔板的隔板厚度介于2.0 mm与5.0 mm之间.验证试验结果表明当隔板厚度为1.5～2.4 mm时,隔板能够完成正常功能,计算结果与实验结果基本吻合.     

TNT和TATB炸药爆轰参数的数值模拟

用Gibbs自由能最小原理,通过解化学平衡方程组,求解TNT和TATB炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与用BKW和LJD方法计算的结果相近。用自编的程序从碳的石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相中确定出炸药爆轰产物中游离碳更可能存在的相态,并用此相态计算爆轰产物中碳的Gibbs自由能,用Ree修正的WCA状态方程和Ross软球修正的硬球微扰理论,对TNT和TATB炸药爆轰参数进行数值模拟计算,爆轰CJ点的爆速和爆压的计算结果与实验值吻合得很好。     

炸药起爆研究的若干问题

针对炸药起爆问题,对近几届国际爆轰会议及APS冲击压缩会议论文进行了调研与分析,结合我们在这方面的研究状况,提出了在炸药起爆研究方面应开展的一些工作的建议.     

破片对屏蔽炸药冲击起爆的数值模拟和分析

分别对钢、铜、钨破片撞击不同厚度屏蔽装药进行了数值仿真并用已有实验结果验证了仿真结果的正确性,分析了起爆过程。采用“升一降”法研究了装药的起爆临界速度,采用最小二乘法得到了临界理论起爆判据的参数孢、忌,并验证了理论判据的正确性。理论判据的给出可以很好的描述屏蔽炸药的起爆特性,为冲击起爆实验研究和后续的可靠性研究提供很好的理论参考。     

铸装TNT/RDX爆轰过程导电性及反应区厚度实验

利用冲击起爆方式改进了炸药爆轰过程电导率的同轴测试方法,推导出其电导率计算公式.采用输入冲击波压力匹配的方法减小了反应区内波的反射作用和爆轰成长过程的不稳定性对其电导率的影响,进而测得铸装TNT炸药和TNT/RDX混合炸药爆轰过程中随时间变化的电导率曲线.通过分析曲线中拐点出现的原因,推导出炸药的化学反应时间和反应区厚度.研究结果表明,RDX的增加会降低铸装TNT/RDX炸药的最大电导率;得出铸装TNT炸药的化学反应时间约为0.08 μs,反应区厚度约为0.41 mm;几种铸装TNT/RDX炸药的反应区厚度均在0.5 mm附近.     

射流对间隙靶板屏蔽炸药的冲击起爆

为得到射流对野战弹药的冲击起爆规律,以间隙靶板屏蔽炸药模拟具有一定防护的野战弹药,应用冲击波传递的阻抗匹配技术、聚能射流的准定常侵彻理论以及开放炸药冲击起爆的Held准则,构建了射流前驱波与击穿间隙靶板后剩余射流起爆炸药的工程分析模型,并结合算例对模型进行了系统的分析。结果表明:射流侵彻起爆野战弹药过程中,射流直径变化可达到22.2%,对起爆能力的影响不可忽略;弹药壳体对射流起爆能力影响较防护层(包装/方舱)强;前驱波的最大起爆能力约为2.75×104m3·s-2,而剩余射流的最大起爆能力约为1.55×105m3·s-2,二者相差近一个数量级,所以野战弹药应以防射流击穿为主。     

惯性起爆弹丸内装药摩擦起爆特性

为了对惯性起爆弹丸的起爆特性进行定量分析,对弹丸的撞击起爆过程进行了试验研究。根据炸药的热起爆理论,建立了装药的摩擦起爆模型; 结合LS-DYNA软件对装药的惯性撞击特性进行分析,得到了不同工况下装药的摩擦温升曲线。结果表明:在弹丸能够有效穿透靶板的情况下,弹丸的着靶速度越低,装药所受的惯性冲量越大,装药越容易被起爆。计算得到的钝化RDX与钢惯性体之间的滑动摩擦系数为0.04。将数值计算与试验测量的结果进行了对比分析,验证了摩擦起爆模型的有效性。     

射弹冲击带盖板Comp B装药起爆过程数值模拟

分析并验证了圆柱形平头铜射弹冲击起爆带盖板Comp B装药,利用LS-DYNA模拟了圆柱形平头和圆头钨射弹冲击带不同厚度钢盖板的Comp B装药起爆过程,定量地分析了起爆临界速度随盖板厚度的变化规律,讨论了发生延迟起爆(XDT)现象的原因和机理。结果表明,直接冲击起爆计算结果能够较好地符合Jacobs判据,圆头与平头钨射弹冲击带盖板Comp B装药临界起爆速度满足关系式Vround≈1.15Vflat,发生XDT现象是因为炸药被破坏及反射冲击共同作用所致,且XDT现象产生位置均在邻近底板的炸药界面处。     

Research on Matching Relationship Between Number of Initiation Points and Charge Diameter

For shaped charges,LS-DYNA software was adopted to explore the influence of number of initiation points on the penetrator formation numerically.Changed the number of initiation points from 4 to 36,the performance of penetrator under four different kinds of typical charge diameter was analyzed,and the effect of detonation wave pressure on the liner was discussed.The minimum number of initiation points to substitute for annular initiation was obtained for each of four warheads with different charge diameters,and the curve representing the relation between the number of initiation points and charge diameter was found out also by using polynomial fitting.The simulation result provides a reference for the design of multimode warhead.     

常温附近温度变化对炸药冲击起爆特征的影响（英）

为了研究常温附近温度变化对炸药冲击起爆特征的影响程度和规律,设计并建立了炸药局部加热和冷却装置,结合拉氏分析方法研究了HMX/TATB基复合高能炸药PBX-1和TATB基钝感高能炸药PBX-2在常温附近(5～75 ℃)的冲击起爆压力成长过程.基于实验结果,利用点火增长模型对两种炸药的冲击起爆过程进行了数值模拟.结果表明,随着温度升高(5～75℃),炸药的冲击起爆压力成长过程均逐渐变快,到爆轰距离变短,点火增长模型中的反应速率参数G1变大,说明两种炸药随温度的升高对冲击变得更敏感,常温附近温度变化对炸药安全性的影响不能忽略.     

VLWR程序计算CHNO炸药爆轰性能碳相态的选择

用VLWR程序预测不同种类炸药爆轰性能参数时用石墨、金刚石和类液态碳三套固态碳参数。用最小自由能原理确定爆轰产物平衡态组份。通过加入固态碳的相态的选择,修改了原VLWR程序中固态碳的自由能计算。用修改后的VLWR程序计算了石墨、金刚石和类液态碳的Gibbs自由能。根据最小自由能原理,从三种碳相中确定了炸药爆轰产物CJ点碳最有可能的相态,计算了炸药的爆轰参数。用有碳相选择的VLWR程序计算了黑索今（ RDX）、奥克托今（ HMX）和太安（ PETN）等12种CHNO炸药的爆轰参数。结果表明：计算结果与实验值吻合较好。     

炸药装药侵彻靶板过程的点火机制分析

针对弹药侵彻过程中的安全性问题,分析了弹体在侵彻靶板过程中炸药装药的动态特性和受力特点,得出了炸药侵彻过载条件下的点火机制;指出了单层靶侵彻时冲击波点火可能不是影响侵彻安定性的主要因素,但是其对弹体内部炸药装药有一定的损伤;多层靶侵彻时,由于炸药预损伤的存在,冲击波点火可能成为影响多层靶侵彻安定性不可忽视的因素。     

基于反向撞击法的RDX基含铝炸药冲击起爆实验研究

为了研究铝粉对黑索今（RDX）基含铝炸药冲击起爆性能的影响,采用基于反向撞击法的炸药冲击起爆性能测试方法,对铝粉含量分别为0,15%和30%的3种RDX基含铝炸药（RDX/Al）的冲击起爆性能进行了对比研究。该方法通过火炮加载平台驱动炸药撞击LiF窗口,利用光子多普勒测速仪测量炸药与窗口界面粒子速度的变化历程。实验结果表明,该方法具有较高的测试精度（3%）和时间分辨率（5 ns）,且对炸药样品的制备要求较低。在相同加载条件下,铝粉含量越高,含铝炸药冲击起爆反应增长越慢,与RDX炸药相比,铝粉含量为30%的RDX基含铝炸药的界面粒子速度达到峰值所需的反应时间增加了47%,表明铝粉的加入使得炸药冲击波感度明显降低,铝粉在含铝炸药冲击起爆过程中主要起到能量稀释的作用。     

飞片冲击起爆高能钝感高聚物粘结炸药的实验研究

为了对比奥克托今（HMX）基和三氨基三硝基苯（TATB）基高聚物粘结（PBX）炸药冲击起爆爆轰建立过程的差异,研究高能钝感炸药的爆轰成长特性,采用火炮驱动铝飞片实现平面冲击加载,建立一维拉格朗日锰铜压阻实验测试系统,得到高能PBXC03(以HMX为主)和高能钝感PBXC10(以TATB为主)炸药冲击起爆爆轰成长过程的不同拉格朗日位置处压力变化历史和前导冲击波时程曲线。结果表明：高能钝感PBXC10炸药的爆轰建立过程与高能PBXC03炸药明显不同,HMX基和TATB基PBX炸药冲击起爆和爆轰成长的物理机制存在较大差异。基于所得数据可标定高能钝感PBX炸药的反应速率方程。     

钨射弹引爆带盖板炸药阈值工程计算方法

根据裸炸药的一维短脉冲冲击起爆能量判据,结合射弹撞击带盖板炸药的冲击波传播规律,获得了同尺寸钨射弹与钢射弹引爆带等厚度盖板装药的阈值速度关系式为Vw≈0.8 VFe.采用非线性有限元程序数值模拟验证了该关系的合理性.