炸药配比对陶瓷低附带毁伤战斗部能量输出的影响

将炸药与陶瓷球混合构成新型复合装药,为了研究战斗部在不同炸药配比度条件下的杀伤效果和能量输出规律;对四种不同炸药比重的混合装药结构进行了试验和数值模拟,对比结果发现,数值模拟数据和试验数据比较吻合,战斗部能量输出与装药配比度呈非线性递增关系,根据试验数据拟合了初速和装药配比度关系曲线,在文中的装药结构中,炸药陶瓷质量比应不大于1.2。     

金属加速炸药/高爆热炸药复合装药爆炸特性研究

通过理论分析和仿真计算研究金属加速炸药/高爆热炸药复合装药的能量输出特性,以及对破片驱动和冲击波超压性能的影响;选择3种炸药组成复合装药结构,制备全预制破片战斗部样弹,采用试验方法验证复合装药的破片驱动能力和冲击波超压特性,并与金属加速炸药单一装药进行比较。结果表明,理论分析及仿真计算与试验结果吻合较好,复合装药的爆速及爆热值在组成复合装药的炸药的极限参数之间;通过复合装药配比调整可以达到破片与冲击波超压综合能量最佳匹配,可应用于杀爆战斗部优化设计。     

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。     

钝感复合装药结构能量输出规律数值模拟

为了研究钝感复合装药结构的爆轰能量输出规律,利用通用有限元程序ANSYS/LS-DYNA进行了一系列的圆筒试验模拟.模拟结果表明,外层采用钝感炸药,内层采用高能炸药的装药结构既可降低炸药感度,又能得到比单一钝感炸药高的能量输出.分析得到了药柱尺寸结构与比动能的对应关系.通过分析装药结构的尺寸效应,提出并拟合了相关的经验公式,为实际装药的能量预测提供了参考.     

动能侵彻体冲击带壳炸药装药的爆燃失效

针对动能侵彻体冲击下带壳炸药装药的失效问题,分析了炸药装药不同反应情况驱动壳体速度,提出用等效格尼速度或等效格尼能表征炸药装药失效等级,相应给出了求解等效格尼速度和等效格尼能的方法。基于等效格尼速度对带壳炸药装药失效等级进行了划分并得到判据,提出爆燃失效是一种有效的失效理念。结合实验、数值模拟和解析计算研究了动能侵彻体冲击下带壳B炸药的爆燃失效问题,分析了爆燃失效与正常爆轰失效的关系,结果显示当等效格尼速度约为正常爆轰反应条件下的1%时,可视为邻近炸药装药爆燃失效的下限值。     

低温下HMX混合炸药小尺寸传爆的可靠设计

通过采用精密压装装药技术,对以细颗粒 HMX 为主体的混合炸药在低温-40℃条件下的爆轰波传播特性进行了试验研究,确定了该炸药的爆轰波侧向三通传播的临界尺寸为 SP 0.999 =0.56mm2;采用方形沟槽装药时,可以设计沟槽尺寸在0.79mm×0.79mm～0.89mm×0.89mm 之间。研究结果表明,该炸药低温下爆轰波侧向三通传播的临界尺寸较小,可用于爆炸逻辑网络装药。     

304不锈钢/Q235钢的多面约束装药爆炸焊接

为了提高爆炸焊接中炸药的能量利用率,使用了蜂窝铝结构乳化炸药和在蜂窝铝结构乳化炸药上端布置覆盖板的多面约束装药方式。蜂窝结构及覆盖板的多面约束减弱了空气中稀疏波对炸药爆轰的影响,降低了炸药爆轰的临界直径,提高了炸药对复板的做功能力。以304不锈钢板和Q235钢板分别作为复板和基板,进行了多面约束装药和普通乳化炸药裸露装药的对比爆炸焊接试验,并采用格尼模型对爆炸焊接窗口和覆盖板对复板碰撞速度的影响进行了理论分析。结果表明,与传统爆炸复合技术相比,结合质量明显提高,并且炸药使用量减小了50%,炸药能量利用率显著提高。而复板碰撞速度随着覆盖板质量的增加而增加,但增加率降低。此外,得到了爆炸焊接窗口并对焊接质量进行了预测,实验和预测结果吻合良好。     

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。     

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。     

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。     

铝金属放热对破片加载能力影响试验研究

为提高炸药爆轰对金属破片的做功能力,对铝粉释放热对金属破片加载能力的影响进行探讨。以浇注HMX 基PBX 炸药为研究对象,通过对不同铝粉含量的炸药配方和试验弹的设计,参照GJB772A—1997 方法,测试不同 铝粉含量爆热,对战斗部破壳作用特点及金属破片加载作用过程进行分析,并对其金属破片加载能力进行评估。研 究结果表明,铝金属放热做功和加载时间的匹配性是影响其破片加载能力的重要原因。     

柱形破片冲击带壳装药起爆判据研究

为得到柱形破片撞击带壳装药的临界起爆判据,在一维脉冲冲击起爆判据及长杆判据的基础上,构建一种破片撞击起爆带薄壳炸药的等效模型。将破片撞击带壳装药的过程等效为破片撞击裸装药,导出包含破片长度、直径以及炸药壳体厚度等参量的临界起爆判据,并利用仿真软件对所得结论进行模拟验证。仿真结果表明：当壳体厚度较薄时,冲击波冲击起爆是炸药发生爆轰的主控机制,数值模拟与理论计算结果基本一致,该起爆判据适用,且破片长径比存在临界值,当破片长径大于该临界值时,破片长径比的变化对临界起爆速度影响很小。     

破片对带壳装药冲击起爆的数值仿真

针对弹药可能会受到多发破片的撞击作用影响,对单个和多个破片撞击带壳装药的侵彻效果进行仿真。 运用Autodyn-3D 软件建立有限元模型,模拟不同形状的单破片及双破片撞击带壳装药、冲击起爆夹层炸药的过程, 计算其撞击带壳装药的阈值速度,并分析两破片不同间距对冲击带壳装药响应程度的影响,得出不同情况下冲击起 爆带壳装药的阈值速度和变化规律。结果表明：直径、阈值速度和双破片的间距对带壳装药的冲击起爆有一定的影 响,随着间距的增大,压力峰值减小,衰减变快。     

立方体预制破片战斗部破片初速计算模型

为了建立立方体破片的初速计算模型,运用AUTODYN软件分析已有试验的爆炸驱动过程,将其分为爆炸产物不泄露和泄露两阶段,基于系列假设、冲量定理和修正的爆炸产物压强公式建立了全过程的立方体破片速度计算模型。该模型给出的破片初速值与试验结果吻合较好,并反映出立方体预制破片的初速还与周向破片数量及驱动过程中破片的最大周向形变量有关。     

传爆管偏置对子弹预制破片战斗部威力的影响

为了给弹药总体和引信传爆序列设计提供参考,以某中型盘状子弹为对象,通过破片初速理论计算和ANSYS／LS-DYNA仿真,并结合试验,得到了传爆管不同偏置距离下子弹战斗部预制破片初速各向分布。结果表明：与中心传爆系统相比,偏心传爆系统离传爆管远的破片初速较高。随传爆管偏置距离增加,同一周向破片间初速差异变大。传爆管偏置9 mm时破片初速增益为－7.28％～8.28％,对子弹战斗部破片杀伤场轴对称性影响不大,因引信安全性设计所需的传爆管偏置结构可行。     

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。     

晶体缺陷对CL-20/NQ共晶炸药性能影响的理论研究

为了研究晶体缺陷对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/硝基胍(NQ)共晶炸药的稳定性、感度与爆轰性能的影响,建立了"完美"型与含有晶体缺陷(掺杂、空位与位错)的CL-20/NQ共晶炸药模型。采用分子动力学方法,预测了各种模型的性能,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、内聚能密度及爆轰参数并进行了比较。结果表明,与"完美"型晶体相比,缺陷晶体的结合能减小幅度为4.29%～24.33%,表明分子之间的相互作用力减弱,炸药的稳定性降低。缺陷晶体的引发键键长增大幅度为0.78%～6.04%,而键连双原子作用能减小幅度为2.86%～20.03%,内聚能密度减小幅度为2.46%～12.72%,表明炸药的感度升高,安全性变差。由于晶体缺陷的影响,炸药的密度、爆速与爆压减小幅度分别为0.58%～7.57%、0.43%～5.99%、1.19%～15.31%,表明能量密度与威力减小。因此,晶体缺陷会对CL-20/NQ共晶炸药的稳定性、感度与能量特性产生不利影响,其中空位缺陷对炸药性能的影响更为显著。     

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%。     

钨球对柱面带壳装药的冲击起爆数值模拟研究

采用AUTODYN-3D数值软件,开展了钨球与不同曲率半径柱面带钢壳Comp B炸药作用过程的数值模拟。分析了钨球撞击位置对炸药冲击起爆特性的影响,采用升降法获得柱面带壳装药的临界冲击起爆速度。结果表明：柱面带壳装药冲击起爆过程与平面带壳装药相一致,炸药起爆点发生在离炸药和壳体界面一定距离处,且随着速增加而越靠近交界面;相同条件下柱壳装药更易于起爆,其临界起爆速度随装药曲率半径r增加呈现非线性增大,碰撞点偏移量δ=0时,r=∞的临界起爆速度较r=40 mm时增加3.2%;随偏移量δ的增大呈现指数增加,r=40 mm时,δ=0.94r的临界起爆速度较δ=0时增加35.6%,较平面带壳装药增加31.5%.     

含发射药的粉状低爆速炸药研制

制备了含单基发射药的粉状低爆速炸药,并对其工艺进行了研究。讨论了该炸药的低爆速产生机理,研究了单基发射药的粒径、包覆剂和钝感剂的含量、炸药的密度对炸药性能的影响。测试了该炸药的低温性能、体积威力、机械感度和不同装填直径的爆速。并对该炸药在油田地质勘探中的应用效果进行了分析。结果表明,该低爆速炸药制备简单,能量和密度较高,用作震源炸药能有效地提高地震勘探的分辨率。