高能、含铝和温压炸药爆炸抛撒实验研究

采用高速运动分析系统观察了高能炸药、含铝炸药和温压炸药爆炸产物抛撒的过程;分析BLOT三种炸药的爆炸产物抛撒运动及后燃特点,得到了温压炸药具有爆炸和后燃二个过程,爆炸场范围大,温度高,后燃持续时间长;高能炸药与温压炸药相比爆炸场范围小,温度低,几乎没有后燃过程;含铝炸药介于温压炸药和高能炸药之间。     

含铝温压弹药自动化连续混合挤注装药技术

针对高效、绿色、安全的全新装药技术—基于双螺杆的自动连续挤注装药,探讨适用于含铝温压炸药装药的双螺杆挤出机原理和设计方法。通过对挤出过程关键工艺参数螺杆扭矩、转速、温度和压力的检测与控制,提出一种自动连续挤注装药方法,建立一套满足工艺安全适应性的装备系统,并确定适应温压炸药自动装药的双螺杆选型及关键工艺参数。结果表明:同向啮合双螺杆挤出机是一种能满足高固相含能温压炸药充分混合的工艺装备,具有工艺适应性与安全性;以双螺杆挤出机为核心的挤注装药工艺方法明显优于现有浇注批量制造法。     

含微/纳米铝粉燃料空气炸药爆炸特性

利用20 L爆炸装置开展了含微/纳米铝粉燃料空气炸药爆炸特性研究.试验结果表明:微米铝粉中加入5％和10％纳米铝粉后,混合铝粉爆炸压力峰值增幅分别为24.4％和58.5％,最大压力上升速率增幅达到80.6％和103.4％,纳米铝粉含量大于10％对于爆炸效应增加没有明显作用;固液比为30/70的燃料空气炸药,点火能从11.83 J增加到28 J,其爆炸压力从0.28 MPa增大到0.52 MPa,爆炸温度从834℃增大到1118℃,表明增大点火能可以提高燃料空气炸药爆炸参数;提高微/纳米铝粉含量,能够有效提高固液型燃料空气炸药爆炸压力和爆炸温度.     

温压炸药爆炸能量输出的实验研究

为了指导温压炸药配方设计,研究温压炸药能量输出与组分及实验气氛关系,采用水下爆炸的方法,通过冲击波能、气泡能和总能量分析其能量输出特性。结果表明:在实验条件下,冲击波能和总能量在铝粉含量为40%时最大,分别为338.27 k J和2549.84 k J。气泡能在铝粉含量为50%时最大,为16.08 k J·g-1。含氧量是影响温压炸药能量输出的重要因素。     

温压药剂的热持续杀伤能力研究

使用红外热成像仪分别对不同质量的温压药剂和TNT爆炸火球的表面温度进行了测量,根据实测结果拟合出温压药剂爆炸火球直径、持续时间与装药量的关系式.依据炸药的爆炸特性,计算了温压药剂爆炸火球参数并确定了热毁伤准则,对温压药剂和TNT爆炸产生的不同程度的热可杀伤半径进行了计算.结果表明,温压药剂具有较好的热杀伤效果,高温持续杀伤作用效果尤其明显.     

国外温压武器及其应用研究状况

概括介绍了国外温压武器的概念及其装药的研究和发展状况,叙述了其在打击深层军事目标的应用情况,并展望了其发展前景.     

温压药剂的爆炸温度场测量及热辐射效应研究

运用红外热成像仪分别对温压药剂和TNT爆炸火球的表面温度进行了测量,根据实测结果分析了温度场的分布情况。依据炸药的爆炸特性及热毁伤准则,结合Baker火球模型,对温压药剂和TNT爆炸产生的热辐射效应进行了计算,结果表明：装填20kg温压药剂的模拟战斗部,其造成死亡的平均热毁伤半径远大于30kgTNT的。     

光谱法遥感测定温压炸药爆炸温度的研究

应用带有望远镜的原子发射光谱双谱线瞬态高温测量系统遥测了炸药爆炸的瞬态买时反应温度,该系统的最大时间分辨率可达0.1 μs.实验得到温压炸药的爆炸反应温度-时间分布曲线,并与TNT同条件下的测试结果比较.结果表明,温压炸药爆炸时,产生2 300 K和2 050 K 2个温度峰值,分别对应于温压炸药爆炸反应的第一、第二阶段,TNT爆炸后只出现一个最高温度2 200 K;温压炸药1 900 K以上高温持续时间是TNT的2～3倍.     

含铝炸药爆压及能量释放过程的研究

利用有机玻璃法计算了不同配方的含铝炸药的爆压，并根据有机玻璃中冲击波的传播轨迹分析比较了不同含铝炸药的能量释放过程。结果表明，RDX/APP比例一定时，铝含量增加，含铝炸药的爆压减小，后期释放的能量增加。铝含量一定时，随RDX/AP比值的增大，含铝炸药的爆压增加，后期释放的能量基本一致。     

温压弹爆炸效应与防护技术研究现状

温压弹爆炸冲击波具有冲量高、持续时间长的特点,直接威胁坑道内防护门的安全,研究温压弹爆炸效应与防护技术具有重要意义;回顾了温压弹爆炸冲击波、温压弹爆炸冲击波作用下防护门动力响应及防护门抗爆炸冲击波防护技术研究现状,并分析了目前研究中存在的问题及解决方法,对下一步温压弹爆炸效应与防护技术研究具有较大参考价值。     

灰色关联分析在温压炸药配方设计中的应用

为研究固体温压炸药主体组分及配比对爆炸性能的影响规律,在1 kg量级装置静爆试验的基础上采用灰色关联方法分析5种组分原材料对冲击波超压的关联程度。结果表明,与距爆心3 m处冲击波超压正相关的因素依次为:高能炸药(RDX)、超细AP(3μm);而与距爆心9 m处冲击波超压则为:特细铝粉Ⅱ(6μm)、特细铝粉Ⅰ(25μm)、工业AP(120μm)。说明,高能炸药、超细AP对较近距离冲击波超压具有主要贡献,而对较远距离冲击波超压贡献作用较小;两种粒度的特细铝粉和工业AP对不同距离处冲击波强度的作用则与之相反。     

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%。     

温压炸药内爆炸压力特性及威力试验研究

为研究温压炸药内爆炸压力特性和威力,基于爆炸相似律与理想气体状态方程分析建立了冲击波超压及准静态压力计算模型,并利用爆炸罐开展了温压炸药和梯恩梯（TNT）炸药裸药柱内爆炸试验。结果表明：内爆炸压力效应包括冲击波压力和准静态压力,准静态压力上升伴随着冲击波的多次反射,反射结束后准静态压力上升到峰值并维持较长时间;温压炸药内爆炸冲击波超压峰值和准静态压力峰值较TNT炸药分别提高了18.0%和62.9%,基于内爆炸冲击波超压和准静态压力计算得到的温压炸药TNT当量分别为1.18和1.63.     

温压炸药爆炸冲击波在爆炸堡内的传播规律

为研究温压炸药爆炸冲击波在有限空间的传播特征,在爆炸堡中进行400 g RDX/Al/AP(高氯酸铵)/HTPB(端羟基聚丁二烯)温压炸药的爆炸实验,通过压力测试系统得到冲击波在地面和空中的超压时程曲线,以JWL-Miller方程作为爆炸产物状态方程,采用AUTODYN软件对爆炸过程进行了数值模拟,并用数值模拟结果研究冲击波在爆炸堡内发生正反射和斜反射。结果表明,数值模拟得到的冲击波形态、峰值及作用时间与实验测试结果吻合较好,Miller余项能够较为合理地描述含铝温压炸药的后燃特征。正反射发生在装药的地面投影点,反射波峰值达到入射波峰值的3.3倍;斜反射包括规则反射和马赫反射,冲击波入射角小于40°时,在地面形成规则反射,反射波峰值约为入射波峰值的2.5倍;冲击波入射角大于40°时形成马赫反射,马赫波峰值约为入射波峰值的1.2~1.6倍;在侧壁及穹顶发生规则反射。在几何对称轴上发生聚焦现象,聚焦点冲击波超压高于2200 k Pa,达到该点入射冲击波超压的4.3倍,增强了爆炸堡内冲击波,提高了温压炸药的毁伤能力。     

铝粉粒度对奥克托今基空爆温压炸药能量释放的影响

为了研究含铝空爆温压炸药(TBX)的能量释放规律及铝粉粒度对其的影响,以野外近地实测与有限元分析软件Autodyn数值计算相结合,获得了TBX的冲击波超压场。对梯恩梯（TNT）在空爆情况下的超压场进行实验及其分析,基于TNT实验结果分析了TBX的能量水平以及铝的后燃烧效应对爆热的贡献。结果表明：含铝TBX的能量释放率呈现先降低、后逐渐升高的趋势,TBX在3 m近场处的超压主要由高能炸药及氧化剂贡献;而5 m处铝粉吸热,出现削弱冲击波的现象;由于铝粉的后燃烧效应,远场处的能量释放率较高,5 kg TBX在13 m处可达到1.93倍TNT当量。铝粉粒度对TBX的影响主要体现在氧化铝对总能量的衰减作用和细铝粉对远场的超压贡献不足两个方面。采用5 kg TBX实测数据对Autodyn模拟结果进行校正,通过校正过的约束条件计算质量为1 000 kg的TBX,计算得到颗粒级配铝粉的TBX有效毁伤半径可达72 m,较TNT增加了50%.     

温压炸药爆炸过程的瞬态温度

为了更好地测量炸药爆炸过程瞬时高温,在原子发射光谱理论的基础上,研制了一套瞬态多谱线测温系统,系统的时间分辨率可达微秒级。通过对三种配方温压炸药爆炸过程的实时测量,获得了其温度随时间分布的曲线。曲线的两个峰值如实反映了温压炸药爆炸过程中最初无氧燃烧反应和后续有氧燃烧反应。多组实验结果表明,多谱线测试系统相对偏差低于2.6%,重复性较好,可以部分消除双谱线法中因所选谱线组不同而引起的计算结果的不确定性。     

铝粉对炸药性能的影响

简述了铝粉对混合炸药爆热、金属加速能力、超压和冲量,及对爆燃转为爆轰等性能的影响,提出了含铝炸药性能研究尚需进一步探索的问题。     

爆炸复合接头防锈铝/防锈铝层界面结合品质的超声检测

对爆炸复合接头防锈铝/防锈铝层界面有明显界面回波的区域进行了金相试验、剪切试验和渗透检测,并对数据进行了分析比较,得到在超声检测防锈铝/防锈铝层界面之间出现界面回波,防锈铝/防锈铝层界面之间有尺寸大于0.2 mm的熔化块.对防锈铝界面进行渗透检测,熔化块区域出现线性和点状显示.采用超声检测法评估铝钢复合接头界面结合品质,可以无损快速判断界面金相和剪切情况,判定最优工艺.