铝粉粒度和铝氧比对含铝炸药在密闭空间内爆炸特性的影响

为研究铝粉粒度和铝氧比对含铝炸药在密闭空间内爆炸能量输出的影响,对铝氧比为0.45和0.99,铝粉粒度分别为50 nm、5μm和50μm的RDX基含铝炸药进行了内爆炸实验。采用多点平均降噪法对压力曲线进行降噪处理获得准静态压力,指数衰减近似法获得压力衰减系数的实验数据处理方法,提出用准静态压力(p_(QS))、压力上升时间(t_(QS))和压力衰减系数(ω)三个特征量来表征含铝炸药在密闭空间内爆炸的能量输出特性。实验研究结果表明:铝氧比为0.45,含50μm铝粉的p_(QS)比含5μm和含50nm的分别高0.3%和0.7%;相应的t_(QS)分别延长8.6 ms和10.0 ms。铝氧比为0.99,含50μm铝粉的p_(QS)比含5μm和含50 nm铝粉的分别高31.2%和31.9%,相应的t_(QS)分别延长9.3 ms和9.4 ms。铝粉粒度相同时,铝氧比为0.99的p_(QS)大于铝氧比0.45的p_(QS),t_(QS)亦是如此。对于任一铝氧比炸药,ω随铝粉粒度的增加而减少,对于同一铝粉粒度,ω随铝氧比增加而减少。     

不同粒度铝粉在HMX基炸药中的能量释放特性

为研究铝粉在HMX基炸药中的能量释放特性,采用压力传感器对不含铝粉的HMX/HTPB 88/12炸药及含有粒度为13,130μm铝粉的HMX/Al/HTPB 53/35/12炸药在密闭空间中爆炸后的准静态压力进行了测量。结果表明:HMX/HTPB 88/12和HMX/Al/HTPB 53/35/12炸药爆炸后在密闭条件下均能产生准静态压力。HMX/Al/HTPB 53/35/12炸药的准静态压力是HMX/HTPB 88/12炸药的1.24倍。铝粉颗粒度分别是13μm和130μm的HMX/Al/HTPB 53/35/12-炸药在密闭空间中爆炸产生的准静态压力分别是378 k Pa和347 k Pa,说明内爆条件下,当铝粉含量为35%时,与含大颗粒铝粉炸药相比,含小粒度铝粉炸药能够释放更多能量,提高密闭空间中的准静态压力。     

黑索今基含铝炸药水下爆炸性能的实验研究

为研究黑索今（RDX）基含铝炸药水下爆炸性能,在户外水池中开展了不同药量和含铝量的RDX基炸药水下爆炸实验。采用水下高速摄影技术拍摄水下爆炸气泡脉动全过程,通过压力传感器对水中压力进行实时测量。在该实验条件下,首次拍摄到RDX基含铝炸药水下爆炸过程中二次反应现象,证明铝粉的二次反应是毫秒量级的。根据实验数据,对比分析了不同含铝量下RDX基含铝炸药水下爆炸过程中气泡脉动特性和水流场压力特性。实验结果表明：在气泡膨胀初期和收缩末期都发生了铝粉的二次反应;铝粉的二次反应显著增大了RDX基含铝炸药气泡的脉动能力;铝粉的二次反应对冲击波峰值的影响很小,对气泡脉动压力峰值的影响很大;铝粉的二次反应明显影响了水下爆炸的能量结构分布。     

带有铝粉反应的含铝炸药状态方程的研究

为了解释不同粒径铝粉的含铝炸药爆炸做功能力,考虑到铝粉的气化反应,结合爆轰产物JWL状态方程,得到了新的含有铝粉反应的含铝炸药状态方程。利用有限元软件的二次开发,将新的状态方程加入LS-DYNA中,模拟了含铝炸药(76%RDX/20%Al/4%wax)爆炸驱动飞片实验。飞片速度曲线的数值模拟结果与实验结果基本一致。结果表明,铝粉的反应速率随着颗粒的减小而增大,不同颗粒度的铝粉反应规律不同。对于5μm和50μm粒径的铝粉,其反应速率先增大后减小,而50 nm粒径的铝粉,反应速率很快达到最大而后减小。新的状态方程能够描述含铝炸药的爆轰特性,由铝粉的气化反应速率方程可计算得出铝粉反应度随时间变化规律,不再需要试验标定。新的状态方程与JWL-Miller状态方程比较,其应用更方便简单。     

Al-HMX混合炸药爆炸场温度的实验研究

为研究在密闭条件下炸药爆炸场温度的响应特征及响应规律,采用直接测温法,对密闭爆炸罐中AI-HMX混合炸药的爆炸场温度进行了测量。结果表明,爆炸场温度随铝含量增加而升高,当铝粉质量分数为30％-40％左右时,爆炸场温度最高,为750℃左右;铝粉含量为30％时,爆热最大。这说明在密闭条件下,含铝炸药爆炸反应比较完全,铝粉的利用率较高。     

爆炸冲击波作用下黑索今基含铝炸药的冲击点火反应速率模型

为分析黑索今（RDX）基含铝炸药中铝粉的颗粒尺寸对炸药冲击点火的影响,以及建立该含铝炸药冲击点火的细观反应速率模型,开展了含铝炸药冲击起爆的实验和数值模拟研究。设计5 μm、 16 μm、40 μm和100 μm不同铝粉粒径,具有相同组分配比和RDX颗粒尺寸的4种炸药配方,对4种RDX基含铝炸药进行了冲击点火起爆实验;通过合理假设,提出RDX基含铝炸药的细观点火模型,并在考虑点火增长的基础上,完善细观反应速率模型,利用细观反应速率模型和含铝炸药的I&G模型对上述实验进行了数值模拟。实验和数值模拟结果表明：对于100 μm、 40 μm、 16 μm和 5 μm粒径铝粉含铝炸药,铝粉在CJ面前的反应度分别为0.80%、2.45%、3.20%和4.15%;随着RDX基含铝炸药中的铝粉尺寸减小,铝粉在CJ面前的反应速率增快,炸药中的前导冲击波传播速度变快且压力峰值增高,压力峰值的出现时间与前导冲击波到达时间的间隔减短,炸药的冲击感度提高;与I&G模型相比,细观反应速率模型计算的压力历史与实验结果更为吻合;细观模型能较好地模拟较大尺寸颗粒铝粉（铝粉尺寸大于炸药颗粒尺寸的1/10）的反应特征,对于100 μm和40 μm铝粉粒径含铝炸药,模拟计算每个拉格朗日位置的前导冲击波到达时间、压力峰值时间和压力峰值等参量与实验结果相差不超过10%。     

"外嵌内包"微结构的奥克托今/铝复合粒子制备及其应用性能

为改善铝粉在炸药爆轰过程中的动力学条件,采用喷雾包覆法制备奥克托今/铝（HMX/Al）复合粒子,并基于该粒子制备含铝炸药,利用扫描电镜、能谱仪和红外光谱分别对HMX/Al复合粒子形貌、表面元素组成以及化学结构进行表征;通过机械感度、爆热、金属驱动和爆炸罐试验,研究HMX/Al复合粒子基含铝炸药的爆炸性能。结果表明：粒径为13 μm、未经酯类物质清洗及无氟橡胶2603（F2603）预包覆的铝粉有利于形成“外嵌内包”的微结构;HMX/Al复合粒子通过非键作用形成复合结构;制备工艺对撞击感度无显著影响,“外嵌内包”微结构可将HMX/Al复合粒子的摩擦感度由88%降低至12%;HMX/Al复合粒子基含铝炸药的爆热、驱动金属飞片的最大速度和后燃最高温度比传统含铝炸药分别提高5.5%、7.3%和6.4%,证明HMX/Al复合粒子可以使铝粉提前参与爆轰反应,提高铝粉反应完全性。     

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.     

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%.     

CL-20基含铝炸药水下爆炸实验研究与数值模拟（英）

为了研究含铝粉与不含铝粉的六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基高聚物粘结炸药（PBXs）的水下爆炸过程,制备了含铝量分别为0和15%的两种炸药,设计了一个水下爆炸实验装置,得到了炸药的冲击波压力历程、气泡周期和气泡脉动图。计算了两种炸药的冲击波能量、气泡能量和水下爆炸总能量。采用AUTODYN软件模拟了水下爆炸过程。结果表明,当铝含量从0增大到15%时,水下爆炸总能量由1.4倍TNT当量增加到1.7倍TNT当量。气泡脉动过程中,时间从49.5 ms到49.8 ms时,含铝炸药气泡内产生火光。含铝炸药与非含铝炸药超压分别为15.16 MPa与15.51 MPa,气泡二次压力分别为2.25 MPa与2.35 MPa,气泡周期分别为50.20 ms与46.76 ms,气泡最大半径分别为67.87 cm与60.27 cm;仿真得到含铝炸药与非含铝炸药参数超压分别为14.90 MPa与15.14 MPa,气泡二次压力分别为2.16 MPa与2.27 MPa,气泡周期分别为49.32 ms与45.90 ms,气泡最大半径分别为66.32 cm与58.89 cm。实验与仿真结果吻合良好。     

偏流的近似计算与分析

本文推导了一个计算偏流的近似解析公式。公式的物理意义明显,能正确反映物理量与偏流的关系。因而公式也可用于分析各因素对偏流和方向散布的影响。文中通过实际算例表明公式的精确程度也是令人满意的。     

RDX溶液固液平衡数据测定及模型研究

采用激光动态跟踪技术分别测定RDX在环己酮、二甲亚砜、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺溶液中的固液平衡数据,并采用λh方程、NRTL方程、Apelblat方程对实验数据进行关联,结果表明Apelblat模型关联度最高,模拟相对误差在0.1%～2.18%之间。最后,针对特定体系的溶解度曲线,进行多项式筛选及参数拟合,模拟相对误差在1%以内。     

一种非理想多相共存体系平衡的通用计算方法

基于最小自由能法,给出了一种适用于复杂的非理想、气液固三相共存、电解液或非电解液混合物的相平衡通用计算方法.根据热力学基本关系式,在多组分体系中元素和电荷守恒的约束条件下,最小化吉布斯自由能,通过SQP方法来解此有约束的非线性优化问题,通过迭代法求解反应后的温度.平衡计算结果包括温度、密度、组分浓度等.某新型热动力系统中采用的Li/SF6高能液体金属燃料,应用本文方法,获得了相平衡计算结果.     

火炮装药温度场仿真及靶场试验中保温时间预测

为了保证火炮装药温度一致且分布均匀,需要对装药进行长时间保温,为了研究此过程中保温用时最省的问题,采用多孔介质传热理论,建立了火炮装药传热模型,利用有限容积法对数学模型进行离散,得到相应的差分计算格式,采用多种不同口径装药,对不同初始条件的温度场及保温要求进行模拟仿真。将理论计算结果与试验测试数据进行了对比,分析结果表明,所建的理论模型能够正确反映发射装药的温度变化规律,该模拟方法具有一定的推广应用价值。     

自差收发机的电磁兼容性分析

根据自差机电路是一个带有收发天线和检波电路的LC振荡器这一基本认识出发，从振荡的平衡与稳定的角度，分别研究了单个或多个无源反射体、有源电磁装备和相邻引信的发射信号对自差机所形成的干扰信号以及自差机对这些信号的响应，为多普勒无线电引信提高电磁兼容性能，采取技术措施提供理论依据。     

基于 Autodyn 的单兵平衡抛射武器弹筒分离过程研究

由于单兵平衡抛射武器结构的特殊性，弹丸在出筒体前会有弹筒分离过程，这与传统武器系统有较大差异，且此过程速度快、分离过程复杂、扰动较大，为此文中在充分研究该武器结构特点和弹筒分离过程的基础上，运用Autodyn有限元仿真软件，对弹筒分离过程进行了仿真，仿真的结果与实际情况吻合性较好，可为研究该武器的弹丸速度等问题提供重要参考。     

超临界状态下TNT-RDX-CO_2三元体系固液平衡研究

用紫外分光光度计测定了303.0 K、308.0 K、323.0 K、338.0 K下,10.0～50.0 MPa范围内TNT和RDX混合物在超临界CO2(SC-CO2)流体中的固液平衡数据。分析了压力、温度、RDX和TNT分子间夹带效应(SE)对TNT/RDX/SC-CO2溶解度的影响。结果表明:TNT和RDX在TNT/RDX/SC-CO2三元体系中的溶解度比在TNT/SC-CO2和RDX/SC-CO2中有提高。TNT和RDX的SE值随压力增大先升后降。SE压力转变点,TNT出现在25～28 MPa区间,RD X出现在13～20 MPa区间。     

油气弹簧热平衡仿真及试验研究

分析了油气悬挂缸的工作原理,应用实际气体状态方程、阻尼孔流量系数方程和热力学相关理论建立了油气弹簧的非线性数学模型,分析了油气弹簧的结构参数和状态参数对其热平衡的影响;进行了油气弹簧动态热平衡试验,研究了激励振幅、激励频率和温度变化等对油气弹簧动态特性的影响规律,并验证了油气弹簧数学模型的正确性.     

飞艇载荷能力影响因素分析

飞艇载荷能力会随着大气环境因素和飞艇自身飞行状况的变化而变化,为了找出这种变化规律,对飞艇载荷能力的影响因素进行研究。首先分析飞艇在飞行过程中处于平衡状态下的受力情况,得出对飞艇载荷能力的各种影响因素,而后通过进一步的理论分析,在一定的假设前提下,建立飞艇受力的数学模型,并利用Matlab软件进行仿真分析,给出飞艇载荷能力与大气环境、飞行情况、初始充入氦气情况、起飞高度之间的数值变化关系。该研究可为飞艇的使用提供借鉴和理论依据。