多点阵列冲击片雷管仿真与试验研究

对多点起爆爆轰波碰撞和超压形成的影响因素进行了仿真计算,分析了多点阵列爆轰波叠加的作用规律。设计了基于爆炸箔的多点阵列冲击片雷管,进行了输出性能试验,验证了部分仿真结论。对多点阵列冲击片雷管起爆三氨基三硝基苯(TATB)钝感炸药进行了试验。试验结果表明,多点阵列冲击片雷管能够使TATB钝感炸药完全爆轰。     

三点起爆同步误差对尾翼EFP成型性能的影响

针对三点起爆同步误差对尾翼爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响问题,利用LS-DYNA有限元软件,分析了三点起爆同步误差引起的爆轰波不对称碰撞以及药型罩在复合爆轰波作用下的压垮过程,研究了三点起爆同步误差对EFP的尾翼形成及飞行速度的影响。结果表明,三点起爆同步误差造成三叉形高压区和三叉形中心超高压区偏离药型罩中心,使EFP尾翼成型不规则;三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差为100ns,且尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的水平分速度,提高飞行稳定性。     

三点爆轰机理与EFP尾翼成型研究（英）

采用爆轰波理论分析了由爆炸成形弹丸装药而成的三点起爆爆轰波的相互作用。运用LS-DYNA软件数值模拟了三点起爆方式下的爆轰波作用、超压形成、药型罩在非均衡爆轰作用下的变形过程,以及尾翼的形成机理等。研究结果显示药型罩表面受到非均衡爆轰载荷作用,发生翻转、变形,在有超压作用的药型罩区域的压合程度小,形成弹丸尾翼,其中起爆半径对弹丸长径比、头尾速度、动能以及尾翼成形有重要影响。模拟中,起爆半径应选在20~30mm之间。实验结果对理论分析和数值模拟研究进行了验证。     

用简单方法测定爆轰序列时间差（英）

同步起爆装置的时间差,包括不同雷管的起爆时间差,传爆药爆轰波成长的时间差以及爆轰波最后达主炸药的时间差,可通过印在柔性圆盘钢靶板上的道氏沟槽线的距离来测量,测量误差小于０．１μｓ。     

环锥形传爆药的多点同步起爆网络的设计

提出了将多点同步起爆网络用于起爆新型传爆药装药结构,以提高传爆药起爆能力的方法;研究了“一入四出”、“一入八出”同步起爆网络的设计方法,并分析了其同步时间表达式及同步时间的影响因素。分析表明：网络的机械加工精度、装药密度的一致性和爆轰波拐角偏差是主要影响因素。     

同步起爆网络精密压装装药技术研究

结合同步多点起爆网络的设计方法及其对爆轰波输出同步性的要求,设计了“一入四出”偏心式圆周线同步起爆网络,提出并试验了ー种新的网络装药技术一精密压装装药技术,对其爆轰波输出同步性进行了理论分析,并用探针法测走了其爆轰波输出同步性。研究结果表明：用误差分析的方法分析同步起爆网络的爆轰波输出同步性是可行的;采用精密压装装药技术可以使该同步起爆网络的爆轰波输出同步性小于80ns,与理论计算值相符,能满足EFP战斗部的要求。     

引信飞片起爆多方案动态特性仿真对比

针对引信传爆管输出飞片远距离引爆弹丸主装药优化设计问题,应用ANSYS/LS-DYNA软件研究了12种飞片起爆方案,模拟出炸药驱动飞片起爆过程,并得出不同形状、不同厚度飞片冲击起爆炸药时炸药端面爆轰压力与时间的曲线。结果表明:在飞片厚度设计经验范围内,平板型飞片冲击炸药的爆轰压力随飞片厚度增加而增大;碟型飞片冲击炸药的爆轰压力随飞片厚度增加而减小;锥型飞片越厚越不易引爆炸药,而球缺型飞片越薄越不易引爆炸药,并且对飞片厚度极为敏感。     

飞片冲击起爆系统设计与数值模拟

为调整炸药装药中的爆轰波波形,设计了一种飞片冲击起爆系统,通过理论分析和计算确定飞片的形状及材料选择原则、飞片的倾斜角、飞片与主装药的间距,采用数值模拟软件LS-DYNA对设计的飞片冲击起爆系统进行了数值仿真计算。结果表明飞片冲击起爆系统能可靠起爆炸药装药并调整炸药装药内部爆轰波波形,可为端部预制破片或多EFP战斗部的驱动提供参考。     

飞片式无起爆药雷管结构研究

设计了一种新型飞片激发装置的无起爆药雷管,通过铅板穿孔试验研究了飞片直径、厚度和中间装药条件对雷管爆轰性能的影响。研究结果表明:当飞片厚度在0.1~0.3mm范围内时,随着厚度增加,飞片起爆能力增强;直径相同时,厚度为0.2mm、0.3 mm的飞片能够可靠起爆雷管底部装药,飞片厚度0.1 mm时,雷管发生半爆。中间装药密度过大或高度过低都会导致雷管发生半爆,合适的装药密度范围为0.86~1.41 g·cm~(-3),装药高度应不低于2mm。     

一种柔性线同步起爆网络的设计与实验研究

为了减小柔性同步起爆网络设计时分束转换接头的尺寸,保证爆轰波输出同步性和导爆索与转换接头之间的连接强度,提出了一种导爆索分束方法,设计加工了外观尺寸为Φ5 mm×6 mm的转换接头,加工了"一入二出"和"一入四出"线同步起爆网络原理样机,进行了爆轰波输出时间同步性测试和同步性偏差分析。研究结果表明,小尺寸转换接头作用可靠;"一入二出"和"一入四出"线同步起爆网络的爆轰波输出同步性偏差分别为不超过34 ns和不超过73 ns;分束转换接头间的传爆药柱-导爆索界面差异影响爆轰波输出同步性。     

平面多点同时起爆网络的设计

介绍了战斗部平面多点同时起爆的作用特点,并与单点起爆进行了对比,结果表明：多点同时起爆时,装药中的平面爆轰波形成快。分析了多点排布的设计原则,重点探讨起爆点相对位置的安排,确定以等边三角形为基础布置起爆点。通过27点同时起爆网络进行了27点爆轰输出时间的测定,测试结果表明,起爆同时性极差小于0．6μs。此外,讨论了影响多点起爆同时性的因素,通过估算认为,装药的爆速是重要影响因素。     

动态云雾形成及爆轰场特性

为获得动态云雾爆轰的超压场分布特征,采用空投方法实现动态云雾的形成和爆轰过程。利用高速运动分析系统和压力测试系统分别对动态云雾分散、爆轰过程和动态爆轰超压场进行测量,对动态云雾的燃料抛撒和超压场分布进行了研究,分析了轴向有加强杆装置结构和轴向无加强装置杆结构对动态云雾爆轰超压场的影响规律。结果表明:轴向无加强杆结构和轴向有加强杆结构的动态最大峰值超压分别为3.62 MPa和3.20 MPa,轴向无加强杆结构具有较大的毁伤距离;动态爆轰最大峰值超压较静态爆轰最大峰值超压提高31.2%,且动态爆轰毁伤距离大于静态爆轰。     

多点起爆网络装药及性能

为了研究多点起爆网络装药对爆轰波输出同步性及起爆能力的影响,以超细奥克托今(HMX)为主体炸药,硝化棉(NC)为粘结剂,(HMX/NC=95∶5)为沟槽传爆药装药,设计了一种3点同步刚性起爆网络,理论分析和测定了起爆网络在不同装药密度下的同步误差,对比试验了沟槽压装装药技术,对传爆药进行了表征,测试了起爆网络相关的爆轰性能,优化了起爆网络装药结构。结果表明,提高起爆网络装药密度能够增加起爆可靠性和降低同步误差,装药密度从1.17 g·cm~(-3)增加到1.47 g·cm~(-3),起爆网络的同步误差从300 ns降低到150 ns。以JH-2压装药柱作为输出端装药,超细HMX/NC传爆药作为沟槽装药,采用沟槽压装装药技术,可以使同步起爆网络的爆轰波输出同步性约为100 ns。     

非对称云雾爆炸超压场数值模拟

针对非对称云雾爆炸超压场的分布特性问题,利用LS-DYNA程序对非对称云雾爆炸超压过程进行数值模拟。将数值模拟超压值与空投试验超压结果进行对比,得到了0°、90°和180°共3个方 向的峰值超压随距离的变化规律以及不同云雾倾角对超压场分布的影响。研究结果表明：非对称云雾与地面存在一定的倾斜角度,在起爆后地面冲击波轨迹呈现倾斜的椭球形,且各个方向上的超压衰减特性不同,在0°方向冲击波峰值超压较大,且衰减速率最大,在180°方向冲击波峰值超压较低,且衰减速率较小;当云雾倾角由0°增加到8.27°时,传播距离在13~30 m范围内的0°方向上,峰值超压平均提高了7%,在90°方向上,超压值基本无变化,而在180°方向上,峰值超压平均降低了8%,因此增加云雾倾角使得峰值超压强度降低。     

两种DNAN基含铝炸药的爆轰性能

为研究2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基含铝炸药的爆轰性能,采用全光纤激光干涉测速仪(DISAR),测量了两种含铝炸药——RBOL-2(DNAN/HMX/Al/添加剂)和RMOE-2(DNAN/HMX/NTO/Al/添加剂)爆轰端面与窗口界面粒子速度以及驱动金属平板自由表面速度,得到两种炸药的爆轰反应区宽度分别为(1.073±0.111)mm和(1.559±0.094)mm,CJ压力分别为(25.42±0.44)GPa和(20.99±0.15)GPa,冯·诺依曼峰值压力分别为41.27 GPa和27.69 GPa等爆轰波结构参数。金属平板自由表面速度结果表明:RBOL-2炸药的做功能力强于RMOE-2炸药;含铝炸药达到的稳定爆轰状态与起爆加载条件有关,加载压力越高,含铝炸药的做功能力越强,在较高的加载压力(21 GPa)下,加载压力越高,参与爆轰反应区反应的铝粉越多,含铝炸药达到的爆轰状态越强。     

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%.     

非圆截面云雾爆炸超压场数值模拟

为研究非圆截面云雾爆炸超压场的分布特性,用LS-DYNA程序对云雾爆炸超压过程进行了数值模拟,将数值模拟超压值与试验超压结果进行了对比,得到了0°、90°、135°和180°共4个方向的峰值超压随距离的变化规律,以及不同起爆高度对超压场分布的影响。结果表明,试验中起爆云雾呈椭球形爆轰火球。4个方向在距离爆炸中心5 m处的峰值超压为2.9~5.2 MPa。在距离爆炸中心5~50 m范围内,地面冲击波轨迹呈椭圆形。冲击波在90°方向的传播速率最小。当起爆高度由0.5 m增加至2.5 m时,5~15 m范围内的地面峰值超压平均提高了8%。     

水下爆炸冲击波对圆柱形壳体结构叠加效应的数值模拟

为研究水下多点起爆冲击波的叠加效应,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件的流固耦合算法,首先将固支方板在水下爆炸载荷作用下的数值模拟与试验数据进行对比,将水中爆炸冲击波的超压计算值与理论值进行对比,证明了流固耦合算法的设置及相关材料参数的选取是合理的。在此基础上,针对鱼雷模拟器,进行了同一当量下单装药和四装药起爆下的系列数值运算,初步分析时差对叠加效应的影响。结果表明:当TNT当量一定时,冲击波超压值随炸距和模拟器直径的增加呈指数形式衰减; 炸距越远,模拟器直径越小,冲击波的叠加效应越强; 对于1.63 g TNT,认为多装药同时起爆的时间间隔最大不超过11 μs。给出了超压放大倍数与模拟器直径和炸距间的关系式。研究结果为大口径弹水下爆炸冲击合成毁伤鱼雷提供了理论指导。