炸药的水下爆炸威力

根据炸药水下爆炸能量释放的特点，分析了铝粉、爆压和装药密度等因素对水下冲击波能和机械气泡能的影响，并对水中丘器装药的配方设计提出了建议。     

炸药的水下爆炸冲击波性能

介绍了炸药水下爆炸过程的特点及水下冲击波性能的测试方法。研究了水下爆炸冲击波性能和炸药的爆速、爆压的关系及几种炸药的冲击波超压峰值与药量及距离的关系，提供了几种炸药的水中冲击波能的测试结果。     

炸药水中爆炸能量输出结构的数值模拟

介绍了理想炸药和含铝炸药水中爆炸的能量输出模型,并采用AUTODYN软件,对TNT和PBXW-115水中爆炸远场的冲击波形进行了求解.计算出了冲击波峰值压力、衰减时间常数、冲量、能流密度和冲击波能等参数,并将计算结果与实验数据进行了对比.在不可压缩流体理论的假设下,推导出了水中爆炸一维气泡脉动方程.把脉动方程同爆轰产物的状态方程相结合,计算出1 kg TNT和PBXW-115水中爆炸气泡脉动周期分别为0.213 s和0.283 s,二者的气泡能分别为1.88 MJ·kg-1和4.41 MJ·kg-1,与实验结果吻合较好.     

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。     

铝氧比对含铝炸药水中爆炸冲击波的影响

通过实验测量了RDX/Al/Wax和AP/RDX/A1两类含铝炸药水中爆炸的冲击波能、气泡能、总能量,计算了RDX/Al/Wax和AP/RDX/A1两类含铝炸药的铝氧比,经实验发现两者炸药在铝氧比为0.4左右时,冲击波能分别达到最大。并经计算分析了RDX/TNT/Al/Wax体系炸药符合上述规律。研究发现最大冲击波能大小顺序为AP/RDX/A1、RDXlAl/Wax、RDX/TNT/A1/Wax,这些规律为水中兵器用炸药配方设计提供科学依据。     

含硼炸药的能量输出特性研究

为了有效提高炸药的爆轰能量,基于硼粉具有约2倍于铝粉的体积热值和质量热值的特点,进行了含硼金属化炸药的水下和空中爆炸能量输出特性测试,研究了硼粉的加入对含铝金属化炸药能量大小及输出结构的影响.试验结果表明,硼粉在爆轰过程中的能量释放主要用来提高水下气泡能和空爆火球的持续时间.     

炸药水下爆炸气泡脉动周期工程计算方法

在前入水下爆炸实验研究的基础上,引入柱形和球形装药的修正因子,建立了炸药水下爆炸气泡脉动周期的工程计算方法,揭示了炸药爆热与水下爆炸气泡脉动周期的关系,通过实验进行了验证,其计算误差小于5%,实现了不同炸药、不同装药结构水下爆炸气泡脉动周期准确的计算。该计算方法的建立为水下炸药配方设计、水中炸药性能评估提供重要的科学依据。     

含纳米铝炸药水下爆炸试验研究

为了得到含纳米铝炸药水下爆轰性能规律,对含纳米铝和微米铝炸药进行了水下爆炸测试,对比分析了它们在水下爆炸的冲击波超压、冲击波能、气泡能。试验结果表明:在试验测试的范围内,含纳米铝炸药水下爆炸能量输出结构不同于含微米铝炸药,纳米铝含量20%时冲击波压力最大;纳米铝和微米铝的颗粒级配有利于冲击波压力的提高;同时,含纳米铝炸药的冲击波能和气泡能始终较低。     

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.     

含储氢材料的RDX基混合炸药能量输出特性

为了研究含Mg基储氢材料、含Ti基储氢材料、含ZrH2储氢材料等三种混合炸药的能量输出特性,采用恒温式爆热量热仪和水下爆炸系统分别研究了3种含储氢材料混合炸药的爆热和水下能量特征.结果表明:在RDX/储氢材料/AP/others温压配方体系中,3种含储氢材料炸药爆热的关系为含Mg基>含Ti基?含ZrH2,爆热值分别为7587.0606,6416.4741,3950.6279 kJ·kg-1,表明含储氢材料炸药的爆热与储氢材料的化学潜能呈正相关.水下爆炸中,含储氢材料混合炸药的冲击波峰值压力、冲量、能流密度、冲击波能的大小关系保持一致,从大到小依次为含Mg基、含Ti基、含ZrH2储氢材料混合炸药,冲击波能依次分别为1.41倍、1.26倍、0.97倍TNT当量,表明活性高、潜能大的储氢材料对水下爆炸冲击波的推动作用更大.储氢材料在水下爆炸能量中主要贡献在气泡脉动上,含Mg基、含Ti基、含ZrH2储氢材料混合炸药的气泡能分别为2.17倍、1.78倍、0.86倍TNT当量,表明Mg基储氢材料在二次反应能量释放程度上最优,其次是Ti基储氢材料,ZrH2的反应程度最低.3种含储氢材料混合炸药的水下爆炸能量和爆热的大小趋势保持一致,总体能量水平依次是含Mg基>含Ti基?含ZrH2.含Mg储氢材料炸药的水下爆炸能量最大,达到2.02倍TNT当量.ZrH2在温压体系配方中的适用性不强,爆热和水下爆炸能量均低于TNT.     

高强度水下爆炸等效冲击波加载特性研究

为了实现实验室范围内的高强度水下爆炸冲击波加载,在现有非药式水下冲击波加载装置的基础上,对加载水舱的结构进行了改进,并利用实验和仿真相结合的方法对非药式高强度水下爆炸冲击波等效加载特性进行了研究,分析了飞片及活塞的质量对加载冲击波强度和衰减时间常数的影响规律,确定了该方法所产生的高强度水下冲击波加载特性。进而利用该装置对0.5 mm厚铝合金靶板进行了水下冲击波加载实验。实验结果表明,改进后的非药式水下爆炸冲击波等效加载装置能够对目标结构进行有效的高强度水下冲击波加载。     

多点水中阵列爆炸冲击波的传播特性

为了研究多个装药水中阵列爆炸冲击波的耦合作用和传播规律,利用水中爆炸试验,测量了整体装药、两装药和四装药水中阵列爆炸的冲击波-压力时间曲线,分析了装药数量、阵列距离对水中冲击波峰值压力、冲量和作用时间的影响以及阵列爆炸冲击波参数随距离的变化规律.结果表明,两点阵列爆炸,装药聚焦方向(对称中心线)的冲击波可形成叠加,比例距离2～6 m·kg-1/3的范围,冲击波压力强度增加了22.8％～55.4％,冲击波峰压的增益随着传播距离的增大逐渐增大,非对称方向的冲击波压力可形成延时耦合;四点阵列爆炸,装药聚焦方向的冲击波最高峰值压力都接近于整体装药,装药数量的增加可以提高冲击波的高压区域范围和冲量.阵列爆炸点和布局相同时,阵列距离的增加可提高冲量和冲击波作用时间,冲击波压力作用时间则随着装药数量和阵列距离的增大而增大.两点和四点爆炸,冲击波耦合叠加后的多个冲击波峰值压力、冲量都仍符合爆炸相似率,但冲击波压力作用时间则不符合爆炸相似率.     

水下爆炸法测量含铝炸药后燃效应

为了研究含铝炸药的后燃效应,以钝黑铝(AⅨ-Ⅱ)、某含铝炸药(JAL)两种炸药为研究对象,设计使用了一种用于增强贫氧炸药后燃效应、可充填不同气体的双层试验装置。采用水下爆炸测试方法,对试验装置中的装药分别在不同压力(0.1,0.6,4.6 MPa)氧气、空气和氮气条件下的爆炸能量输出进行了研究,计算得到了冲击波能、气泡能和总能量,并给出一种计算炸药后燃效应能量的方法。结果表明,实验数据平行性较好,距爆心同一距离、同一水平但不同方位处的水下爆炸测试参数一致,在测试范围内冲击波压力峰值符合爆炸相似律;该试验装置可有效地增强含铝炸药后燃效应,在实验研究范围内,后燃效应释放的能量最高值达到了爆热的78%。使用水下爆炸的方法,结合设计的试验装置,可以对含铝炸药的后燃效应进行测量。     

高能炸药水中爆炸能量输出特性数值分析

多介质数值计算中对于高压比和高密度比的介质界面间的处理一直以来是个难点,而且目前的计算精度都不高.本工作采用位标函数捕捉物质界面,用修正的虚拟流体方法对界面进行了处理,其中含能材料爆轰产物JWL状态方程系数通过Kihara-Hikita-Tanaka(KHT)计算的等熵膨胀数据拟合得到,并实现了程序化.对TNT和PETN两种高能炸药在水中爆炸的能量输出特性进行了计算,结果表明,本工作的计算结果与实验相似律计算结果比较吻合,误差在10%以内.