约束方式和强度对HMX基压装含铝炸药慢烤响应特性的影响

为了获取不同约束方式和强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃响应特性，以典型超音速钻地/侵爆战斗部为背景，设计了装药长径比为5∶1的缩比烤燃弹；开展了无约束和不同约束强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃实验；获取了无约束条件下HMX基压装含铝炸药的反应过程，以及不同壳体壁厚(4、10、16和20mm)与端盖螺纹长度(10、12和14mm)时装药反应烈度的变化规律。结果表明，慢速烤燃条件下该HMX基压装含铝炸药反应包括生成气体、端面燃烧、火焰熄灭3个阶段；烤燃弹约束强度影响装药烤燃时间和点火温度，进而影响烤燃弹内部反应压力增长，最终导致不同的反应等级；当螺纹长度(L)为14mm时，壳体厚度(δ)由4mm增加至20mm,反应等级由爆燃发展为爆炸而后降低为燃烧；当壳体壁厚(δ)为10mm时，螺纹连接长度(L)由10mm增加至14mm,烤燃弹反应等级由燃烧转变为爆炸；当壳体壁厚(δ)与等效壳体壁厚(δ_e)相当时，烤燃弹约束强度较为均匀，有利于反应压力的不断增长，最终导致烤燃弹发生更为剧烈的爆炸反应。     

含铝炸药与理想炸药能量输出结构的数值模拟

采用AUTODYN计算软件,对含铝炸药与理想炸药水中爆炸能量输出结构进行了数值模拟,讨论了人工黏性对计算结果的影响,对冲击波压力历程进行了对比分析.结果表明,含铝炸药PBXN-105水中爆炸时由于铝粉的二次燃烧放热,能够在较远距离处保持较大的冲击波能,作功能力高于理想炸药PBX9010.含铝炸药水中爆炸能量输出结构的数值模拟可以为炸药的配方设计提供一定的依据.     

硝酸酯对RDX基含铝炸药驱动能力的影响

为了研究硝酸酯对RDX基含铝炸药驱动能力的影响,采用圆筒试验研究了含硝酸酯的RDX基含铝炸药加速圆筒壁膨胀速度和格尼能的变化过程,并与不含硝酸酯的RDX基含铝炸药进行了对比,分析了硝酸酯对炸药能量释放特性及金属驱动能力的影响。结果表明,硝酸酯可改善RDX基含铝炸药的铝氧比,改变其反应速率;在反应初期,含硝酸酯的RDX基炸药加速筒壁的速度低于不含硝酸酯的炸药,而在爆炸反应中后期,含硝酸酯的RDX基炸药加速筒壁的速度以及格尼能均高于不含硝酸酯的炸药;含硝酸酯的RDX基含铝炸药的能量释放特性使其适合用于破片战斗部中,可提高其金属驱动能力。     

RDX基铝纤维炸药水下爆炸的能量分析

将RDX基铝纤维炸药和RDX基含铝炸药进行水下爆炸实验,得到两种炸药在不同位置的压力-时程曲线,经过计算得到两种炸药水下爆炸的能量,并以含铝炸药的能量为铝纤维炸药的参考能量,分析两者的差异及造成差异的原因。结果表明,与含铝炸药相比,铝纤维炸药的压力峰值与冲量降低,铝纤维炸药的比冲击波能降低11%～22%,比气泡能降低11%～15%,比爆炸能降低11%～18%。铝纤维炸药的比爆炸能占爆热的73%～82%,低于含铝粉炸药比爆炸能与爆热的比值(89%～94%)。铝纤维炸药能量未达到其参考能量的主要原因是铝纤维直径较大导致反应不充分以及熔喷法制成的铝纤维中Al2O3含量较高。     

含铝炸药水中爆炸能量输出结构

通过测定、计算、分析不同类型炸药水中爆炸能量输出参数，揭示了不同类型炸药在水中爆炸能量输出特性，分析了高威力含铝炸药组成铝氧比对水中爆炸能量输出结构的影响。研究结果表明，在一定的对比距离上，当铝氧比为0．35—0．40时，水中爆炸冲击波能达到最高；当铝氧比增大到1．00时，其水中爆炸的气泡能接近最大值。这种方法可使水中爆炸装置能量输出结构与爆炸目标的易损性相匹配，借以提高温炸毁伤效果。     

包覆工艺对HMX基含铝炸药燃烧能量的影响

以石蜡作包覆剂,采用两种包覆工艺制备了的4种HMX基含铝炸药,用小型密闭燃烧装置测试了其燃烧过程中压力随时间的变化,通过比较准静态压力得到其燃烧能量大小的关系。用气相色谱仪测量气相燃烧产物的含量,通过化学计算研究了不同包覆工艺制备的含铝炸药中铝粉的反应率。用扫描电镜(SEM)表征了含铝炸药的微观形貌。结果表明,黏结剂的包覆工艺直接影响含铝炸药的微观形态;采用包覆工艺1制备的含铝炸药中未包覆的铝粉更有利于在燃烧初期的吸热,使铝粉的反应率提高约5.8%,燃烧总能量也相应提高。     

DNTF基含硼和含铝炸药的水下能量

理论计算了DNTF基含硼和含铝炸药的爆炸性能参数,通过水下能量及爆热测试研究了它们的能量特性.结果表明,含硼质量分数15%的DNTF基炸药水下能量可达到2.1倍TNT当量,并出现最大值.含铝质量分数10%～50%的DNTF基炸药的水下能量随铝含量的增加呈上升趋势,其最大值可达到2.67倍TNT当量.当铅或硼的质量分数低于18%时,含硼DNTF炸药的能量高于含铝炸药.硼铝联用,也可获得较好的能量特性.     

DNTF基含硼和含铝炸药的水下能量

理论计算了DNTF基含硼和含铝炸药的爆炸性能参数,通过水下能量及爆热测试研究了它们的能量特性。结果表明,含硼质量分数15%的DNTF基炸药水下能量可达到2.1倍TNT当量,并出现最大值。含铝质量分数10%-50%的DNTF基炸药的水下能量随铝含量的增加呈上升趋势,其最大值可达到2.67倍TNT当量。当铅或硼的质量分数低于18%时,含硼DNTF炸药的能量高于含铝炸药。硼铝联用,也可获得较好的能量特性。     

铝氧比对DNTF/AP/Al炸药水下能量输出结构的影响

通过水下爆炸实验测定了不同铝氧比炸药的水下爆炸参数和能量参数,分析了铝氧比对该炸药体系冲击波峰值压力、比冲击波能、比气泡能以及能量输出结构的影响,拟合了铝氧比与能量输出结构的关系。结果表明,随着铝氧比的增加,炸药的峰值超压逐渐减小,比冲击波能先增大后减小,铝氧比约为0.3时达最大,比气泡能和气泡脉动周期均一直增大;比冲击波能所占总能量的比例减小,比气泡能比例先增加后减小;控制铝氧比为0.6左右时,炸药的能量利用率最高。     

CL-20基含铝炸药组分微结构对其爆炸释能特性的影响

为了改善铝粉在CL-20基含铝炸药中的反应动力学特性,利用溶剂-非溶剂法制备了CL-20/Al复合颗粒,实现了CL-20与Al在微结构上的紧密结合,通过直接法制备了由CL-20/Al复合颗粒构成的组分质量分数为85%CL-20/10%Al/5%黏结剂的含铝炸药,并与常规法制备的相同组成的CL-20基含铝炸药进行了机械感度、爆热、爆炸罐试验和圆筒试验等结果的对比。结果表明,CL-20/Al复合颗粒会使含铝炸药的撞击感度略有提高,而摩擦感度不变,但总体上对机械感度影响不大;通过CL-20/Al在微结构上的复合,缩短了Al粉与爆轰产物之间的扩散距离,可以显著改善Al粉的反应动力学性能,提高Al粉在含铝炸药爆炸过程中的反应完全性,促使部分Al粉在爆轰区内参与反应,相比于常规法制备的相同组成的含铝炸药,可使含铝炸药的爆热从6787J/g提高至6930J/g,爆炸罐内爆炸场最高温度从544.3℃提高至661.2℃,格尼系数由2.88mm/μs提高至3.10mm/μs。     

DNTF基含铝炸药复合装药的驱动特性

设计了内外层分别由含铝质量分数为5%和20%的DNTF基炸药组成的复合装药。采用直径50mm圆筒试验测量了其爆速及圆筒壁的膨胀位移,研究了不同复合装药结构的能量释放特性,并与单一配方装药进行了对比。结果表明,内层为高爆速炸药时,爆速约为两种单一装药的平均值,后期驱动能力没有显著增强,格尼系数仅为2.86mm/μs;外层为高爆速炸药时,爆速略低于高爆速单一装药,爆轰波形具有明显的内聚特征,提高了内层低爆速炸药的能量释放速率,驱动能力持续增强,格尼系数为2.93mm/μs。     

非理想炸药爆炸试验及威力评估（英文）

对HMX基含铝炸药进行了自由场爆炸试验,通过理论计算和仪器测量获得了爆炸冲击波参数和火球热效应数据。依据爆炸效应,提出了一种针对含铝炸药爆炸威力的评价方法。结果显示,在试验范围内,相比TNT炸药,该含铝炸药的冲击波超压(Δp)和冲量(I)在最大处分别提高了33.1%和28.9%;火球的温度、尺寸也更高、更大,在高温区域(温度大于2000℃),该含铝炸药的温度持续时间是TNT的7倍;提出的对含铝炸药爆炸威力评价的方法更能精确揭示含铝炸药的综合爆炸性能,该方法也可以应用到其他相似含铝炸药爆炸威力的评价上。     

Al/PTFE与炸药组合装药的爆炸释能特性

为探究Al/PTFE活性材料与高能炸药组合装药的爆炸释能特性，制备了3种包含不同组分和质量的Al/PTFE活性材料的组合装药样品，并进行了爆炸试验，测量了不同距离处的自由场入射冲击波超压，拍摄了活性材料抛撒、反应、火球扩展等过程的图像，通过与裸装药静爆试验进行对比，分析了活性材料的反应特性及对冲击波超压参量的增益机理。结果表明，活性材料抛撒过程中经历了自身反应、与爆轰产物的无氧反应以及铝粉等与空气的有氧反应，相比于裸装药，二次反应增大了爆炸火球半径并大幅延长了火光持续时间，在中远场范围内有效增强了冲击波，2.5m测点处冲击波超压和比冲量最大分别达到了裸装药的1.8倍和1.5倍，且铝粉浓度越高，增益比例相对越强，但随着传播距离增大，铝粉稀释，差异逐渐缩小；通过选用合适组分比例和质量的Al/PTFE活性材料，有益于弥补近场材料破碎和抛撒造成的冲击波能量损失，同时后燃反应为中远场提供能量补充，有望实现爆炸释能整体增益。     

双元炸药装药空中爆炸的输出特性

选择3种复合炸药制备了双元炸药装药试样,测量了其空中爆炸冲击波超压-时间历程,并与单一炸药装药进行了比较.研究了双元装药结构空中爆炸的输出特性,采用高速摄影仪测定了爆炸火球的特征参数.结果表明,双元炸药装药结构可使两部分装药之间产生能量耦合,从而提高装药的能量输出.采用外层高爆速炸药包裹内层非理想炸药的内外层双元装药结构,不仅能提高空中爆炸的冲击波效应,而且可以增加爆炸火球的持续时间.     

关于提高爆炸能量利用率的探讨

探讨了炸药爆炸时能量分布的规律及爆破能破坏岩石的最大作用范围。选择最佳装药结构和最佳充填高度,保证炸药特性阻抗与岩体波阻抗相匹配,充分利用补充破碎作用,选择最佳微差起爆间隔时间和起爆方式等,可以提高爆破能量利用率。     

环境氧含量对含铝炸药爆热的影响

利用恒温式量热计测定了3种含铝炸药在不同环境中的爆热,研究了其能量释放规律。结果表明,含铝炸药在真空、空气和纯氧环境中的爆热逐渐增高,固体爆轰产物存在一定差异。3种含铝炸药在纯氧中的爆热基本相当,说明发生了完全燃烧反应。在真空和空气环境中,含细铝粉(中位径12.43μm)的含铝炸药爆热均低于含粗铝粉(中位径74.14μm)的炸药。两种粒度铝粉级配后的含铝炸药,在真空和空气环境中的爆热处于铝粉未级配的炸药爆热之间,原因是没有达到细铝粉先反应、粗铝粉后反应的理想状态。     

破甲战斗部新型装药--聚奥黑炸药

一种新型的破甲战斗部装药-聚奥黑炸药是以HMX/RDX二种单质炸药为主体炸药的压装高聚物粘结炸药,其主要特点是可以通过改变HMX/RDX的组成比例,得到不同爆炸能量的系列化产品;更为突出的是,合理选择HMX/RDX比例,使PBX装药具有与HMX相近的高爆炸能量,而成本费用大幅度降低.经过在破甲战斗部中应用试验表明,聚奥黑炸药的装药密度高、破甲威力大,是一种适合装填各类破甲战斗部的新型装药.     

壳体约束强度对温压炸药空中爆炸性能的影响

为评估壳体约束强度对温压炸药爆炸性能的影响,对不同壳体约束强度下的固体温压炸药进行野外静爆试验,用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果表明,相同装药条件下,裸装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值大于带壳装药;铝壳体装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值较钢壳体装药高;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值及冲量与试验结果吻合较好,且裸装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较带壳装药早,铝壳体装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较钢壳体早;初始冲击波超压值受壳厚影响较大,壳体的存在使冲击波的传播滞后。     

纳米铝对RDX基炸药水下爆炸能量的影响

为了探索纳米铝对RDX基压装炸药的水下爆炸能量的影响,测试了含纳米铝、微米铝、以及纳米铝和微米铝级配的RDX基炸药水下爆炸能量,分析了其水下爆炸能量的变化规律。结果表明,RDX基压装炸药中,当单独使用纳米铝或微米铝时,纳米铝对炸药水下爆炸总能量的提高不如微米铝;当铝粉总质量分数为30%,且纳米铝和微米铝的质量比为1∶2时,水下爆炸总能量比单独使用微米铝时提高7%,说明纳米铝和微米铝合理级配能够提高铝粉的能量释放效率。当铝粉总质量分数为35%时,即使采用级配也无法提高含铝炸药的水下爆炸能量。     

破甲战斗部新型装药－聚奥黑炸药

一种新型的破甲战斗部装药－聚奥黑炸药是以HMX／RDX二种单质炸药为主体炸药的压装高聚物粘结炸药，其主要特点是可以通过改变HMX／RDX的组成比例，得到不同爆炸能量的系列化产品，更为突出的是，合理选择HMX／RDX比例，使PBX装药具有与HMX相近的高爆炸能量，而成本费用大幅度降低，经过在破甲战斗部中应用试验表明，聚奥黑炸药的装药密度高，破甲威力大，是一种适合装填各类破甲战斗的新型装药。