CL-20基炸药爆轰产物JWL状态方程实验标定方法研究

CL-20炸药能量较高,其爆轰性能是倍受关注的核心问题之一,获得CL-20炸药爆轰产物的状态方程参数可以进一步研究CL-20炸药的做功能力和能量释放规律。设计了有约束炸药驱动金属平板实验装置,用激光位移干涉仪测量了C-1炸药(CL-20/Binder/96/4)驱动下金属平板的运动速度。对炸药驱动金属平板实验进行数值模拟计算,标定了C-1炸药爆轰产物JWL状态方程参数。通过炸药标准圆筒实验及炸药与窗口界面粒子速度实验验证了方程参数的准确性。设计的有约束炸药驱动金属平板实验为标定高能炸药的爆轰产物状态方程参数提供了新方法。     

浇注六硝基六氮杂异伍兹烷基混合炸药驱动性能

为研究浇注六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基混合炸药的金属驱动特性,制备了CL-20∶端羟基聚丁二烯（HTPB)∶Al-Zn配比为84∶11∶5的浇注CL-20基炸药试样GWL. 测试GWL密度、爆速、爆压、机械感度以及快速烤燃、慢速烤燃和枪弹撞击3项不敏感特性,发现其炸药密度为1.78 g/cm³、爆速为8 750 m/s、爆压为33.21 GPa,不敏感试验反应等级均为燃烧,机械感度也符合炸药使用要求。采用50 mm标准圆筒试验测试了GWL炸药试样的做功能力,发现GWL炸药试样驱动圆筒在41 mm特征点上的速度为1 730 m/s. 应用有限元分析软件Autodyn时圆筒试验过程进行数值模拟计算,通过对比试验结果与数值模拟结果,得到GWL炸药的JWL状态方程;设计CL-20∶HTPB配比为89∶11的无金属粉炸药试样GC,在相同试验条件下测试了GC的机械感度与爆炸驱动能力,结果表明GC与GWL两种炸药试样驱动能力相当,但是GC炸药的机械感度高于GWL炸药。采用Autodyn软件建模对比研究了GWL炸药与C-1炸药和LX-14炸药的驱动能力,结果显示：GWL炸药驱动破片的终速比LX-14炸药高2.6%;其驱动性能优良,是一种高能低感度的新型CL-20基浇注炸药。     

HNS-Ⅳ炸药JWL状态方程研究

为了研究HNS-Ⅳ炸药在小尺寸下爆轰产物状态方程,采用Φ10mm直径小圆筒试验研究了HNS-Ⅳ炸药的做功能力,获得了圆筒壁膨胀位移、速度与时间的关系;利用非线性有限元动力学程序Ansys/Ls-Dyna,对圆筒试验进行了数值模拟;通过与试验结果相比较,得到了HNS-Ⅳ炸药爆轰产物JWL状态方程参数;采用双灵敏度激光速度干涉仪(VISAR)测量了HNS-Ⅳ炸药的平面一维爆轰驱动飞片的速度历程,并进行了数值模拟计算,从而验证了HNS-Ⅳ炸药爆轰产物状态方程的有效性。     

探针式圆筒试验方法及TNT炸药爆轰产物JWL状态方程参数标定

圆筒试验是目前标定炸药爆轰产物状态方程参数最常用的试验之一,为了确定炸药爆轰产物JWL状态方程参数,设计并搭建了探针式圆筒试验平台。采用一组具有径向位移差的镀金探针和20 ns高精度脉冲测时仪记录圆筒膨胀过程中的多个离散点,当圆筒在爆轰产物驱动下膨胀到探针头部形成回路时,脉冲测时仪记录下时间,据此可获得圆筒壁的位移时程曲线。研究开展了两组TNT炸药的探针式圆筒试验,得到了圆筒膨胀位移离散点,试验结果显示两组试验曲线相差较小,表明探针式圆筒试验具有较好的重复性。采用BP-GA算法确定了TNT炸药的爆轰产物JWL状态方程参数,将确定的JWL参数代入有限元软件进行数值检验,结果显示仿真得到的位移曲线相对试验曲线的决定系数R2为0.9997,表明JWL参数具有较高的精度。     

DNTF/HMX 炸药金属加速做功能力及其JWL 状态方程

针对现有研究未对以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)为基的炸药金属加速做功能力及状态方程进行研究和表征的问题,对DNTF/HMX炸药金属加速做功能力及其JWL状态方程进行研究。采用圆筒试验得到DNTF/HMX炸药的比动能和格尼系数的变化规律,并与Octol(HMX/TNT75:25)炸药进行了对比,同时采用解析法和Autodyn仿真获得了DNTF/HMX炸药的JWL状态方程。试验和仿真结果表明:DNTF可较大幅度地提高炸药的金属加速能力,格尼系数与Octol炸药提高了约5.5%,并获得其JWL状态方程参数。     

燃料空气炸药爆轰产物JWL状态方程参数计算

炸药爆轰产物的Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程参数一般由圆筒试验确定,但圆筒试验并不适用于宏观上呈云雾状态的燃料空气炸药(FAE)。为确定FAE爆轰产物的JWL状态方程参数,基于外场FAE爆轰试验数据,引入反向传播神经网络联合遗传算法(BPNN-GA),建立适用于FAE的状态方程参数计算方法,并与单爆源和多爆源的外场试验结果对比。研究结果表明：引入BPNN-GA可以简化状态方程参数优化过程,提高了寻优速度和精度;基于FAE爆轰产物JWL状态方程参数,建立单爆源与多爆源的FAE云雾爆轰模型,数值仿真所得的冲击波轮廓与实际爆轰冲击波形貌一致,单爆源与多爆源50 m测点处地面峰值超压仿真值与试验值的最大偏差分别为9.0%和11.1%.     

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。     

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。     

RDX基含铝炸药不同尺寸的圆筒试验及数值模拟

为了研究RDX基含铝炸药在不同装药直径下的做功能力,进行了Φ25.4 mm和Φ50.0 mm两种尺寸的圆筒试验。试验结果表明,爆轰产物相对比容均为10时,Φ50.0 mm比Φ25.4 mm圆筒的膨胀速度提高约4.73%。此外,基于Lee-Tarver点火增长模型,采用有限元动力学程序LS-DYNA对两种尺寸的圆筒试验进行了数值模拟,并与试验结果相比较,确定了该含铝炸药爆轰产物的Jones-Wilkins-Lee状态方程和反应速率方程参数。     

一种RDX基温压炸药的JWL-Miller状态方程研究

为了研究某RDX基温压炸药的爆炸威力,对该温压炸药进行了Ф25 mm圆筒试验和野外静爆试验,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对圆筒试验的过程进行数值模拟,得到了该温压炸药爆轰产物的JWL状态方程参数。引入JWL-Miller模型对温压炸药在野外静爆条件下的冲击波传播过程进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行比对,确定了Miller模型中的铝粉二次反应速率参数。结果表明:运用所得JWL-Miller模型参数模拟得到的冲击波参数与静爆试验测得数据吻合较好,平均相对误差小于±5%。     

含铝炸药作功能力和JWL状态方程尺寸效应研究

为了研究含铝炸药作功能力和Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程尺寸效应,进行了含铝炸药25 mm和50 mm两种药柱尺寸的圆筒试验。先采用解析求解,然后进行二维数值模拟修正,得到了含铝炸药药柱两种尺寸的JWL状态方程参数。结果表明：大尺寸的含铝炸药药柱作功能力比小尺寸强;大尺寸的含铝炸药药柱状态方程参数相比小尺寸同种炸药,A稍增大,B增大较多,C基本不变,R₁稍小,R₂增大较多,ω稍小。     

钝感炸药散心爆轰驱动平板飞片研究

散心爆轰和滑移爆轰驱动规律研究可以获得钝感炸药的反应区和反应产物状态方程的信息.根据特定结构的大板试验研究TATB基钝感炸药和HMX基高聚物粘结炸药散心爆轰驱动平板飞片的运动规律,结合试验数据通过理论分析和数值计算,研究了爆轰产物的JWL状态方程参数.结果表明,随着测点半径的增加,飞层的有效药量则有所加大,表现为测点半...     

典型CL-20和HMX基压装炸药爆炸驱动特性对比

为了考察六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)基炸药较典型奥克托今(HMX)基炸药的爆炸驱动性能提升幅度,选取典型CL-20基压装混合炸药和HMX基压装混合炸药(JO-8)开展了爆速、爆压、标准圆筒对比实验测试,并设计了预制破片驱动装置和聚能装药结构,分别开展炸药径向、轴向驱动静爆/静破甲威力实验,实测了爆炸驱动破片的速度以及射流对钢靶静破甲深度。结果表明,CL-20基炸药(密度为1.95 g·cm^-3)的爆速、爆压和格尼系数较JO-8炸药(密度为1.83 g·cm^-3)分别提高4.8%、16.7%和3.5%。在相同结构下,CL-20基炸药驱动预制破片速度、动能较JO-8炸药分别提高5.1%~7.3%、10.5%~15.1%;在5.5倍装药直径(CD)炸高条件下,装填CL-20基炸药的聚能装药较装填JO-8炸药的静破甲能力提高3.2%~12.6%。     

两种含铝炸药作功能力与JWL状态方程研究

采用圆筒试验方法研究了ROTL-905、TRAL含铝炸药的作功能力，并将试验结果与JOB-9003、TATB炸药进行了比较。利用圆筒试验数据计算了含铝炸药JWL状态方程参数。研究结果表明：与JOB-9003、以TATB为基的PBX炸药相比，ROTL-905、TRAL含铝炸药由于含有铝粉等慢反应成分，初始加速度小、衰减慢、后续作功能力强，圆筒膨胀到距离为6．5mm和9．9mm时，其加速能力已超过JOB-9003炸药。     

改性B炸药的做功能力研究

为了解添加剂对B炸药做功能力的影响,分别添加VP-501、123树脂/DES和HTPB/MDI制备了4个改性配方（B-2、B-3、B-4和B-6）。用电探针和锰铜压力计分别测定改性B炸药的爆速和爆压,同时用VLW程序计算爆轰性能参数;应用有限元动力学程序LS-DYNA对改性B炸药的标准圆筒试验进行数值模拟,获得爆轰产物的JWL状态方程参数和铜管外壁径向膨胀距离与比动能曲线,分析了提高熔铸炸药能量的途径和方法。结果表明,改性B炸药的爆速和爆压理论计算值和实验值比较接近,获得了较好结果;B炸药中加入添加剂后,密度减小,爆速和爆压、壁速和比动能降低,而且添加数量越多,爆速和爆压、壁速和比动能降低越大。添加HMX和Al粉能提高熔铸炸药的做功能力。     

3,4-二硝基吡唑的性能表征及应用

为了探究3,4-二硝基吡唑(DNP)替代TNT作为新型熔铸炸药载体的可行性,采用光学显微镜、傅里叶红外变换光谱仪、紫外可见分光光度计及DTA/TG热分析仪器对其结构进行了表征,利用氧弹量热仪、电测法分别测试了DNP爆热、爆速,并应用VLW程序计算了TNT/CL-20,DNP/CL-20混合炸药的爆轰参数。结果表明,DNP热分解过程主要分为吡唑环断裂和硝基脱环、自催化加速反应两个阶段,热分解表观活化能为131 k J·mol-1;DNP爆热、爆速分别为4326 k J·Kg~(-1)、7633 m·s~(-1),计算得出DNP/CL-20混合炸药爆轰性能明显优于TNT/CL-20混合炸药,当DNP/CL-20=2∶3(质量比)时,计算爆压为39.4 GPa,爆速为8961 m·s~(-1)。