HNS的临界厚度测试研究

为了验证六硝基茋(HNS)的爆轰波传播性能,采用楔形装药方法对三种HNS装药的临界厚度进行了实验研究,其装药密度分别为1.00,1.570 g·cm-3,粒径分别为20 μm,9 μm,89 nm.结果表明: HNS粒度对爆轰波传播特性影响显著,粒度减小,临界截面厚度变小,即爆轰波传播性能增强;装药密度的增加利于爆轰波传递,在装药密度为1.570 g·cm-3时,HNS-Ⅳ的临界厚度只有0.46 mm.     

凝聚炸药爆轰产物的电导率测量

文中建立了凝聚炸药爆轰产物电导率的测量系统，测量了以HMX和TNT为主体的混合炸药爆轰产物的电导率。实验结果表明：添加金属Al后其炸药的电导率明显高于不含铝炸药；而HMX体系炸药随Al含量的增加，电导率降低。     

5,6-二氨基呋咱并[3,4-b]吡嗪-4,7-二氧化物（DAFPO）的合成、结构及性能

新型高能不敏感含能材料的合成对于武器装备能量水平和安全性的提升有重要意义。以5,6-二氨基呋咱并[3,4-b]吡嗪为原料,经氧化反应首次合成了5,6-二氨基呋咱并[3,4-b]吡嗪-4,7-二氧化物(DAFPO),用核磁共振(氢谱、碳谱、氮谱)、红外光谱和元素分析对其进行了表征。以乙酸乙酿为溶剂使用缓慢蒸发法获得了DAFPO-2H_2O的单晶,利用X-射线单晶衍射和Hirshfeld表面分析完成了结构解析和分子间相互作用研究。结果表明,DAFPO·2H_2O属正交晶系,Pna2_1空间群,296 K下晶体密度1.806 g·cm~(-3),分子间存在较强的O…H和N…H氢键作用。使用差示扫描量热法(DSC)和热失重法(TG/DTG)进行热分析,结果显示其热分解峰温为131.8℃。基于原子化反应利用Gaussian 09计算DAFPO的固相生成热为753.5 kJ·mol~(-1),由气体膨胀置换法测得其密度1.86 g·cm~(-3),使用EXPLO5预测其理论爆速和理论爆压分别为8836 m·s~(-1)和36.0 GPa,采用BAM标准方法测得其撞击感度大于40 J,摩擦感度大于360 N。性能研究结果表明,DAFPO是一种兼具较高能量水平和优良安全性能的新型不敏感含能材料。     

奥克托今/3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮共晶炸药晶体缺陷的分子动力学研究

为研究晶体缺陷对奥克托今（HMX）/3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）共晶炸药稳定性、感度、爆轰性能与力学性能的影响,分别建立了“完美”型与含有掺杂、空位与位错缺陷的共晶炸药模型。采用分子动力学方法,预测了“完美”型与缺陷模型的性能,得到了不同模型的结合能、引发键键长分布、键连双原子作用能、内聚能密度、爆轰参数与力学性能参数,并进行了比较。结果表明：由于晶体缺陷的影响,造成炸药结合能减小,稳定性变差;缺陷晶体的引发键最大键长增大,键连双原子作用能与内聚能密度减小,炸药感度升高,安全性减弱;缺陷晶体的密度、爆速与爆压减小,能量密度与威力降低;与“完美”型晶体相比,缺陷晶体的拉伸模量、体积模量与剪切模量减小,柯西压力增大,炸药刚性与硬度减弱,柔性与延展性增强。     

拉拔成型无氧铜管在爆轰加载下的膨胀及断裂特性研究

为了探索拉拔成型无氧铜管是否满足标准圆筒试验的延展性要求,采用未经二次锻造的粗晶软态无氧铜,通过拉拔成型工艺加工成25 mm圆筒试验用的标准铜管。采用超高速分幅相机及扫描相机分别观测装填TNT炸药及JO-159炸药条件下的铜管膨胀及断裂过程,对比典型高应变率范围内铜管的断裂应变、裂纹扩展方向等差异,并分析铜管应变能对炸药驱动性能表征参数的影响。结果表明：TNT炸药爆轰加载下,铜管裂纹主要沿母线形成及扩展,其破片主要呈条状;而JO-159炸药爆轰加载下,铜管环向应变率及轴向应变率分别约为TNT炸药加载工况的1.34倍和2倍, 其断裂带易出现较为复杂的交错状态,形成密集小破片;这两种炸药爆轰下,该铜管的断裂直径均达到了初始直径的3倍,且表征炸药驱动性能的格尼速度未发生明显变化,因此可以满足一般高能炸药圆筒试验的要求。     

颗粒长大模型在气相爆轰合成纳米材料中的应用

气相爆轰过程是一个相当复杂的瞬态物理化学变化过程,目前实验条件还无法观测爆轰过程中的具体变化,因而常常需要借助于数值模拟辅助理论和实验研究。本文以气相爆轰合成纳米二氧化锡为例,将Kruis颗粒长大模型应用于预测气相爆轰法制备纳米氧化物颗粒直径的研究中。通过研究压力与温度之间的转化关系,建立爆轰条件下的颗粒长大模型,计算出颗粒直径并与实验结果进行对比,以期可以通过合理的模型对其直径进行预测,并为最终人为控制爆轰法制备纳米氧化物颗粒直径的大小奠定基础。     

气体爆燃向爆轰转捩的理论分析

本文在实验的基础上,对瓦斯爆炸过程中爆燃向爆轰转捩(DDT,Deflagration to Detonation Transition)问题进行了研究,并运用CJ(Chapman and Jouguet)理论计算了火焰阵面流场参数。研究结果表明:障碍物对瓦斯爆炸过程中爆燃向爆轰转捩具有诱导作用,无障碍物时爆炸波的传播速度较小,爆炸强度较弱;随着障碍物的增多,爆炸波和火焰传播速度明显增大,爆燃易于向爆轰转捩,爆炸强度和危险性显著提高。上述研究结果对于现场如何防治瓦斯爆炸,防止、降低煤矿重大事故的发生具有一定的指导作用。     

气体爆燃向爆轰转捩的理论分析（增刊）

本文在实验的基础上,对瓦斯爆炸过程中爆燃向爆轰转捩(DDT, Deflagration to Detonation Transition)问题进行了研究,并运用CJ(Chapman and Jouguet)理论计算了火焰阵面流场参数。研究结果表明：障碍物对瓦斯爆炸过程中爆燃向爆轰转捩具有诱导作用,无障碍物时爆炸波的传播速度较小,爆炸强度较弱;随着障碍物的增多,爆炸波和火焰传播速度明显增大,爆燃易于向爆轰转捩,爆炸强度和危险性显著提高。上述研究结果对于现场如何防治瓦斯爆炸,防止、降低煤矿重大事故的发生具有一定的指导作用。     

中心锥对液态燃料旋转爆轰发动机工作过程与性能的影响

为分析中心锥对液态燃料旋转爆轰发动机(RDE)工作特性的影响,在环形阵列式RDE上,以汽油/富氧空气为工质,开展了液态燃料RDE实验研究。测量发动机在不同中心锥位置l/L（l为燃烧室内壁面等直段末端与燃烧室外壁面末端的距离,L为燃烧室外壁面长度）和中心锥锥角θ时的一维推力,分析了推力和燃料比冲的变化趋势。实验结果表明：改变l/L和θ未对旋转爆轰波传播模态产生影响,各工况下旋转爆轰波均为双波对撞模态;受预爆轰管切向喷注孔的影响,双波对撞点无法稳定于预爆轰管出口附近;爆轰波传播速度和频率随中心锥位置的前移呈下降趋势,当l/L=0%、θ=20°时,推力和燃料比冲分别为951.6 N和1 151.8 s, 为所有实验工况中最大值;随着l/L或θ增大,爆轰产物轴向膨胀距离变短,中心锥头部突扩位置处膨胀波影响增强,外流场中心锥型面约束作用减弱且高温燃气径向膨胀增强,发动机出口高温燃气轴向分速度逐渐减小,发动机推力和燃料比冲逐渐减小;当l/L>25.5%或θ>40°时,受熄爆再起爆和膨胀波增强影响,发动机推力和燃料比冲下降速率增大。