空腔装药爆轰驱动的三维数值模拟

文中用ANSYS/LS-DYNA非线性动力学有限元分析程序,对一定空腔装药结构的爆轰驱动过程进行了三维数值模拟,得到了破片速度的变化规律.进行了试验,试验结果与数值模拟结果一致性较好.     

复合装药结构爆轰驱动飞片作用数值模拟

采用显式有限元程序AUTODYN对高能炸药(PBX9404)和钝感炸药(LX17)的复合结构进行了飞片试验的数值模拟,以比较不同尺寸的做功能力。模拟结果显示了复合装药结构爆轰驱动飞片的耦合情况,得到了复合装药的有效装药量及爆速与能量输出的关系,引入的变量η与飞片中心处最大速度具有线性关系,拟合得到的公式可用于工程中复合装药结构的飞片速度估算。     

夹层装药的超压爆轰研究综述

长期以来炸药爆轰机理得到了世界各国研究学者的关注,炸药爆轰过程中的一些特殊现象得到了重点研究,其中夹层装药的超压爆轰现象已成为研究热点之一.本文着重介绍了夹层装药的超压爆轰现象的国内外研究现状及其应用前景,主要从超压爆轰现象、理论模型、数值仿真、试验观测方法及其在聚能装药、爆炸压实的应用等几个方面进行综述.重点阐述了炸...     

DNTF基同轴双元装药的爆轰波形及驱动性能

采用两种不同含铝量的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基炸药制备了一种同轴双元组合装药,其内层装药的含铝量为20%,外层装药的含铝量为5%,通过高速扫描法研究了该组合装药的爆轰波形特征;采用含铝量为12.5%的DNTF基炸药制备了同尺寸的单一装药,并通过圆筒实验,对比了组合装药与单一装药驱动性能的差异。结果表明,外层装药爆速较高时,内层装药的爆轰波形将产生汇聚效应,同时也加剧了外层装药的侧向干扰,使其波形呈现明显的散心特征;该组合装药的复杂波形不仅影响内外层装药的爆轰反应区宽度,还使圆筒比动能及爆轰产物压力在初期均明显低于单一装药;随着爆轰产物的膨胀,组合装药与单一装药的圆筒比动能逐渐接近,且爆轰产物相对比容增至2.69后,组合装药爆轰产物的压力便明显超过单一装药。     

圆筒实验数据研究高能炸药的爆轰特性（英）

根据圆筒实验数据,采用新方法计算了HMX、RDX、PETN、TNT等炸药的爆轰能,研究了爆轰产物的加速能力,并与CHEETAH的计算结果进行了对比。通过爆轰波在柱壳水介质中传播的圆筒实验方法,预估了炸药的爆压。利用实验和热化学计算的结果推导了JWL状态方程的待定常数,并依据JWL等熵线计算了做功能力。     

装药间隙及填充物对炸药爆轰性能的影响

以外径Φ45.5 mm、内径Φ8.2 mm、长度40 mm、密度1.61 g.cm-3的双基推进剂空心药柱为研究对象,在推进剂装药结构中设置一定间隙,并在间隙中分别填充空气、水、沙、木屑、橡胶片、含氧化剂弹性体等材料,研究了间隙及填充物对推进剂爆速及其爆炸作用效应的影响。结果表明:当间隙为2 mm,在间隙中填充空气时,主发药柱被激发后,被发药柱发生爆炸。当间隙大于3 mm,在间隙中仍填充空气时,被发药柱不发生爆炸;当间隙中填充其它材料后,则被发药柱可以被激发,爆速超过6000 m.s-1,10 mm厚的A3钢板能够被击穿。     

约束条件对微尺度装药爆轰影响规律研究

采用锰铜压阻法对微尺度装药条件下JO-9C的爆压进行实验测定,得到了不同装药条件下的爆轰传播规律.实验结果表明:在同一装药直径下,JO-9C传爆药的爆压值随约束强度的降低而下降,且直径越小,约束条件的影响越为显著;在同一约束条件下,装药的爆压值随着直径的减小而减小,直径越小,爆压值下降速度越快.研究结果对微型火工品的设计具有指导意义.     

爆轰驱动金属圆筒的能量转换与破片初速模型

基于爆轰产物的JWL状态方程和Taylor破裂判据,从能量守恒出发推导了一种考虑膨胀细节的爆轰驱动金属圆筒能量转换与破片初速模型。选用无氧铜、45^#钢和6061铝合金3种材料进行压装TNT炸药驱动的圆筒试验。对比试验的膨胀轨迹与膨胀速度和模型计算结果,表明所建立的爆轰驱动模型综合考虑了炸药-金属系统驱动的膨胀过程和力学性能因素,相比格尼公式只单一考虑炸药爆轰参数的驱动能力,更全面地考虑爆轰驱动影响因素,计算结果更具有针对性和适用性。     

装药条件对飞片雷管爆轰性能的影响

为了研究飞片式无起爆药电雷管的爆轰性能,分析了雷管起爆机理以及爆轰传递过程,通过铅板穿孔试验,研究了装药密度、装药药量对雷管轴向输出的影响。结果表明:输出装药密度越大,8#飞片式无起爆药雷管的输出威力越大,合适的输出装药药量为0.33g;第2中间装药压药密度的最佳范围为1.3~1.4g.cm-3。     

超细钝感HMX小尺寸拐角装药爆轰延迟时间研究

为了研究超细钝感HMX在小尺寸拐角装药条件下的爆轰延迟现象,对影响爆轰延迟时间的因素进行了分析,采用量纲分析法给出了拐角延迟时间的理论表达式;测定了沟槽尺寸为0.8 mm×0.8 mm、0.6 mm×0.6 mm的拐角装药爆轰延迟时间。结果表明,在相同的拐角角度下,d=0.6 mm时拐角装药爆轰延迟时间更长,α=2π/3时还出现熄爆。以理论表达式和测试结果为基础,采用最小二乘法原理得出了待定系数k与m分别为365.8和4.75,得到了拐角延迟时间与拐角角度关系的半经验关系式。     

带壳钝感炸药非理想爆轰实验研究

采用光电测试的方法，研究了钝感炸药的约束效应。实验结果表明，增加约束不能显著提高炸药的定态爆速，但可以使波阵面变得扁平，在装药直径相同的情况下，有约束和无约束的装药相比，有约束装药波阵面上各点法向爆速提高；约束对爆轰波波阵面的这种影响起主要作用的是约束材料的波阻抗，随着约束波阻抗的增大，这种影响更加显著。     

供气含氧量对脉冲爆轰发动机性能影响的实验研究

为研究氧化剂中含氧量对脉冲爆轰发动机性能的影响,对采用不同含氧量的压缩气体作为氧化剂的火箭式脉冲爆轰发动机进行了实验研究.实验结果表明,压缩气体中舍氧量变化对爆轰波压力有较大影响,在压缩气体中适当提高氧气含量,能显著促进爆轰的转变;爆轰波峰值压力随着舍氧量的提高而增大,并能在爆轰管中形成稳定的爆轰.采用氧气和氮气混合气...     

传爆药柱直径对主装药爆轰成长特性的影响

为了更好地研究传爆序列中主装药在传爆药作用下的爆轰成长特性,采用高速扫描相机,捕捉主装药柱中爆轰波沿侧面轴线的传播轨迹,结合数值模拟计算分析了起爆传爆过程。研究表明,与奥克托今（HMX）基理想炸药相对比,传爆药的尺寸变化对TATB基非理想炸药爆轰波的发展过程影响更明显,特别是当传爆药柱尺寸减小至Φ10 mm×5 mm时,TATB基炸药爆轰波的成长距离更长,爆轰波发展至40 mm位置处才趋于稳定爆轰。与一维冲击起爆过程不同的是,小尺寸传爆药柱冲击起爆作用下,主装药柱中爆轰成长过程表现为二维效应,因此沿轴向和径向化学反应速率的明显差异对爆轰传递的可靠性起重要作用。     

装药直径和约束条件对小直径装药爆速影响研究

采用探针法测试了不同条件下小直径装药的爆速,得出了某传爆药在45#钢约束条件或有机玻璃约束条件下小直径装药爆速与装药直径的经验关系式。结果表明小直径装药爆速随着装药直径和约束阻抗的增大而增大。随着装药直径增大,装药尺寸和约束条件对爆速的影响逐渐减小。在装药密度一定时,可以通过调整约束条件和装药直径控制爆速满足不同需求。     

金属爆炸焊接用低爆速膨化铵油炸药实验研究

将膨化硝铵与柴油按94.55.5质量比混制为铵油炸药,并与混合稀释剂按不同质量比混合后,以自然堆积状态和不同的铺设药厚,测量混合炸药爆速和密度.结果显示,当稀释剂含量从20%增加到60%时,混合炸药的爆速(药厚:30 mm)由3100 m·s-1降到2100 m·s-1,炸药的密度也由0.615 g·cm-3增加到0.76 g·cm-3(稀释剂含量: 20%～50%);稀释剂含量为50%的混合炸药,当药厚在25～50 mm范围内时,爆速保持在2300～2360 m·s-1之间.用含35%稀释剂的混合膨化铵油炸药对SS304/16MnR进行的爆炸焊接试验表明,该混合炸药能够用于金属材料的爆炸焊接.     

爆轰快速点火过程的数值仿真与实验研究

为了寻求一种火药装药床的快速点火方式,以满足工程应用对点火时间的需求,设计了爆轰快速点火实验装置并进行了爆轰点火的实验研究。同时结合实验装置的特殊结构,建立了爆轰点火过程的理论计算模型,应用4阶龙格—库塔法编程计算得出一典型装药结构下爆轰点火过程各物理参数的变化规律,主要为点火过程中实验装置内压力变化规律。通过计算结果与实验结果的对比分析,得出爆轰点火可以实现微秒级点火目标的结论,对爆轰快速点火技术在工程上的应用有一定参考价值。     

旋转爆震发动机工作特性试验研究

为研究旋转爆震发动机的工作特性,在以H_2/air为推进剂的发动机模型上进行试验,利用离子探针和高频压力传感器分别采集火焰信号和压力信号,改变空气质量流量,分析并对比了高、低质量流量下发动机的点火、稳定传播及熄火过程中火焰和压力波的变化情况。结果表明:火焰与压力波的主频相同,是耦合传播的,传播速度可达1 660 m/s;对于低质量流量(75.37 g/s),靠近燃烧室入口的离子探针的离子信号峰值大于远离燃烧室入口的离子信号峰值;对于高质量流量(102.125 g/s),远离燃烧室入口的离子探针的离子信号峰值大于较近点的离子信号峰值;新鲜反应物填充对靠近燃烧室入口的点的作用时间长于较远的点;压力信号瞬时频率的相对标准差小于火焰信号;小流量的点火时间短于大流量;切断H_2供给后火焰比压力波更早熄灭。     

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。     

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。