中心装药对燃料抛散的影响及其空腔效应

中心装药对燃料空气炸药(FAE)装置有重要的影响。利用高速相机测定得到采用耦合装药的FAE装置的抛散速度的最大值为408.5 m·s-1,利用LS-DYNA软件计算得到采用耦合装药的FAE装置的抛散速度的最大值为412.5 m·s-1,误差不足1%,计算方法精确可靠。采用相同的方法对采用不同中心装药方式的FAE装置的燃料抛散速度、中心装药爆炸空腔、空腔内温度进行了计算。结果表明,采用不耦合装药的FAE装置不同位置的抛散速度相差小,约100 m·s-1,速度分布均匀,燃料利用率高;爆炸空腔半径在端部处缩小1/3左右,呈现出中间大,两端小的分布,使二次起爆药包的安装位置有更多选择。同时,与采用耦合中心装药的FAE装置相比,不耦合中心装药的FAE装置爆炸空腔内的温度衰减较快,安全性更好。     

爆炸驱动燃料抛散的非理想化特征

利用LS-DYNA对燃料空气炸药(FAE)装置中心装药不耦合系数(De)的最佳值、中心装药偏移和壳体单侧弱化所引起的燃料抛散的非对称性特征进行了研究。计算结果表明:中心装药的不耦合系数并非越大越好,在本研究中,De=2时最佳;中心装药负偏移2 mm时,燃料在正方向抛散速度增大6 m·s-1,在负方向的抛散速度减小13 m·s-1,负偏移量增大,负方向抛散速度减小和正方向抛散速度增大的趋势更加明显,说明中心装药的偏移对FAE燃料的抛散有同向抑制,反向促进作用;FAE装置壳体出现单侧弱化时,装置两侧燃料的抛散速度都降低,同等条件下,采用聚氯乙烯壳体的FAE装置两侧燃料抛散速度减小程度小于采用钢制壳体的FAE装置,这说明速度的减小在使用弱约束时表现轻微,使用强约束时表现显著。     

中心装药对FAE燃料成雾特性影响的试验分析

为了优化燃料空气炸药(FAE)装置参数,采用高速运动分析系统,观测燃料云雾的分散过程,研究中心装药对燃料云雾体积的影响规律。试验结果表明,燃料空气炸药装置的中心装药起爆后,燃料开始分散,云雾体积逐渐增大。燃料云雾抛散过程和最终体积与中心装药有关,当中心装药能量较小时,燃料云雾最大体积随中心装药能量增大而增大,当中心装药能量达到临界值以后,燃料云雾的最大体积不再随能量增大而增大。     

高密度金属弹药组成比例对杀伤半径的影响

为适应现代城市巷战的需求,提出了一种高密度金属弹药,介绍了该弹药的结构组成和作用原理,推导出高密度金属粉末的抛撤速度与复合材料外壳、装药三者之间的关系模型.通过静爆试验,比较了相同外壳情况下金属粉末与装药在3种不同比例结构组成时弹药爆炸后的威力特性,其中利用压力传感器测试得到爆炸后的压力曲线,利用25mm厚松木靶构成扇形靶计算杀伤半径,通过高速摄影分析得到金属粉末的抛撒速度.试验结果表明,当装药与金属粉末的比例在一定范围内时,该弹药可有效降低附带毁伤.     

云爆燃料分散过程窜火机理的数值模拟

为探索云爆过程窜火现象的物理机制,以环氧丙烷为云爆装药,基于流体力学理论,使用数值模拟软件Ansys对2 kg云爆装置燃料分散过程进行数值模拟,研究燃料分散过程中云雾在驱动和热载荷下的耦合作用;研究耦合作用下云雾的点火条件。结果表明:中心装药量对于云爆装置的窜火具有明显影响,中心装药起爆后产生高温高压推动燃料分散,由于热传导及热辐射机理,在燃料扩散形成的云雾场中同样存在温度场与压力场,云雾场温度高于燃料自燃点,浓度位于燃料爆炸极限区间内时即发生窜火。对2 kg云爆装置的数值模拟表明,发生窜火的位置一般位于云爆装置顶部0.01~0.25 m附近,窜火时间集中在燃料开始分散后的1~5 ms。     

固体与液体混合燃料抛撒过程数值模拟

固体与液体混合燃料通过爆炸驱动形成燃料空气炸药云团,其爆轰威力在很大程度上取决于云团的状态,云团分布是云爆装置设计的基础。通过数值模拟,研究了固体与液体混合燃料抛撒过程,在Fluent软件的基础上探索了固体与液体混合燃料抛散的数值模拟方法。计算得到的燃料抛撒随时间和空间的扩散过程,其中径向速度、云团范围和湍流过程与实验结果相吻合。研究结果表明,文中建立的数值模型和计算方法能够较好地模拟固体与液体混合燃料的云雾抛散过程,为云爆装置优化设计提供了基础数据。     

双元复合炸药装药水下爆炸能量输出特性

选择GH-1和GUHL-1两种炸药及内外层和上下叠加两种典型的双元装药结构,测量了水下爆炸冲击波超压-时间历程,研究不同双元装药水下爆炸的能量输出结构,并与单一配方装药进行了对比.实验结果表明: 同样化学组成下,采用双元炸药装药结构,能够改变水下爆炸测点处的爆炸载荷,减少冲击波在传播过程中的能量损失,提高能量利用率; 其中采用外层高爆速炸药,内层非理想炸药的同轴内外层双元装药结构,比单一配方装药的比气泡能提高22.4%,而且两部分装药之间产生了能量耦合效应.     

中心装药起爆方式对FAE 影响的仿真研究

为提高燃料空气炸弹的释能效率,研究中心装药的起爆方式对燃料空气炸弹爆炸威力的影响。建立1点、2点、5点起爆方式的仿真模型,运用AUTODYN软件,对中心装药起爆过程中的最大压力和最大抛撒速度进行仿真计算,并对爆轰波传播过程进行分析。仿真结果表明:在3种起爆方式中,2点起爆能够形成扁平状火球,作用区域更广;2点起爆的峰值可以达到其他2种起爆方式的2倍左右;2点起爆和5点起爆情况下的燃料抛撒的速度比一点起爆可提高19%。     

一次引爆型燃料空气炸药装置结构的实验研究

本文介绍一次引爆燃料空气炸药（FAE）装置四种不同结构爆炸作用的实验结果。其结果表明,燃料分散的均匀性是影响一次爆燃料空气炸药爆炸效果的主要因素。非中心对称装药爆炸分散造成云雾分布的非均匀性,爆炸效果较差;中心对称装药有利于形成环向均匀分布的云雾区,改善爆炸作用效果。     

爆炸载荷作用下刚-塑性圆柱壳体的变形和破裂

本文假定材料为刚-塑性无硬化模型,研究在爆炸载荷作用下,圆柱形壳体的应力场、变形速度,以及壳体的破裂半径和碎片速度,并且与50种不同炸药装药的铜壳和11种不同炸药装药的钢壳的实验数据进行了对比,符合程度很好,其相对偏差大约都在3%以内,适于工程计算。     

复合分散药的性能及对FAE燃料分散的影响

设计了一种新型结构的复合分散药,用以取代常规燃料空气炸药(FAE)分散药,对复合分散药爆轰波传播模型、装药结构尺寸、芯药和外层炸药爆速、复合分散药占燃料质量分数对FAE爆炸云雾的形成和传播进行了分析研究。在此基础上,进行了以压装密度为1.72 g.cm-3、爆速为8400 m.s-1的8701炸药为芯药,以低密度硝基胍(NQ)为外层炸药,以环氧丙烷(PO)和宏观固态燃料为FAE燃料分散与引爆实验。结果表明,采用复合分散药,分散药燃料比超过1.3%,云雾未发生窜火,云雾形状基本为类草帽形,并可靠爆轰,这说明采取复合装药结构是完全可行的。     

爆炸抛撒方式对FAE云雾爆轰特性及威力影响的实验研究

为探讨中心药管和径向药管爆炸抛撒对FAE爆轰特性及威力影响,通过高速录像、压电传感器和红外热像仪记录FAE静爆实验。获得两发50kg PO、1.5kg抛撒装药、两种爆炸抛撒作用下的云雾扩散、火球温度、冲击波超压数据。结果表明,采用中心药管和径向药管爆炸抛撒形成的云雾覆盖面积和起爆形态相差不大;后者在云雾和破片均匀性方面优于前者,火球温度比前者增益约12%,冲击波超压比前者增益约20%~35%。     

强氧化剂对FAE诱导作用的实验研究

就强氧化剂KClO4、NH4ClO4对一次起爆型燃料空气炸药(FAE)的诱导作用进行了实验研究,结果表明,一次起爆型FAE的云雾覆盖区内的氧含量充足,但对于原复合燃料,空气中氧气的利用率不高,致使燃料的潜能不能充分激发。在FAE总质量不变的情况下,用15%的NH4ClO4作强氧化剂和爆轰反应的诱导剂取代部分复合燃料,可有效提高一次起爆型FAE的爆轰威力和爆轰稳定性。     

铝合金抑爆材料抑爆性能研究

在易燃易爆液、气体贮存器内装设抑爆材料后 ,可避免发生爆炸事故 ,因而抑爆材料可用于飞机、船舶、车辆油箱和其它易燃易爆流体贮存器。本文对自行研制的铝合金网状抑爆材料在不同留空容积和不同装设密度状态下的抑爆性能进行了研究 ,为该材料的安全使用取得了重要实验数据。     

子母弹中心炸管式抛撒定容阶段试验与仿真研究

为研究子母弹中心炸管式抛撒在中心点传火方式下流场的时空演化规律,进行了中心炸管式抛撒定容阶段的试验研究,建立了点传火管和中心管内的双二维轴对称两相流模型,对抛撒系统进行了网格划分。用二维CE/SE数值算法编写了内弹道程序,将仿真结果与试验结果进行对比,分析了流场压力分布特性和流场速度变化特性,验证了数理模型的有效性。结果分析表明,采用二维两相流模型对点传火过程进行计算较一维模型更加全面,对点传火管和中心管两相流流场时空变化特性描述更加准确,该研究结果对中心炸管式抛撒定容阶段的作用机理研究具有参考价值。     

燃料抛撒的初始速率与结构动态响应数值模拟

为研究扇形结构燃料抛撒特性,利用LS-DYNA程序,对中心抛撒药驱动燃料抛撒和壳体破坏过程进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比。得到了燃料抛撒速率随时间变化的规律,以及抛撒药类型及其位置、刻槽间距与深度对燃料最大速率和结构响应的影响。结果表明:燃料最大速率值出现在180°方向;而0°方向最早出现最大速率。与RDX相比,高爆速、高爆压的中心抛撒药HMX导致壳体破坏程度的加剧和燃料的最大抛撒速率平均下降18%。对于抛撒药的中心位置,过于偏离横截面形心的设置方式将引起燃料抛撒速率的降低和壳体的横向断裂。当刻槽间距为40 mm、刻槽深度为2 mm时,模拟结果显示壳体应力集中现象较少,且燃料在180°方向的最大抛撒速率为283 m·s-1。     

中心装药起爆方式对FAE燃料抛撒的影响分析

为了获得尽可能理想的燃料抛撒效果,运用AUTODYN软件,就三种不同起爆方式对燃料空气炸药燃料近区的抛撒进行了数值模拟。结果表明,中心装药起爆方式即爆轰波传播方向对燃料抛撒将产生显著影响,其中一端起爆方式最好,能够使燃料抛撒得最均匀。     

管内粉尘抑爆效果的实验研究

对多种粉尘抑爆剂在 H2 - O2 混合物中发生的爆炸过程的抑制作用进行了实验研究 .实验在长 4.4m,内径 32 mm的燃烧管内进行 .该管分为激波生成稳定段和抑爆实验段 ,其中实验段装有专门设计的喷气扬粉系统 .根据实验结果 ,讨论了抑爆剂的颗粒浓度 ,颗粒种类 ,颗粒口径分布和颗粒平均粒径对抑爆效果的影响