铝粉含量对RDX基含铝炸药爆热性能的影响

为了研究铝粉含量对含铝炸药爆热性能的影响,以RDX基含铝炸药为研究对象,分别通过理论计算和爆热测试,得到了RDX基含铝炸药的爆热结果,重点分析了混合炸药体系铝氧摩尔比对爆热的影响规律。结果表明:RDX基含铝炸药的爆热随着铝氧摩尔比的增大以三次多项式规律变化,呈先增大、后减小趋势;爆热最大时,炸药体系的铝氧摩尔比为0.8。     

装填RDX基含铝炸药射孔弹的性能试验

为了提高含能射孔弹综合性能,降低致密油气储层的开采难度,对装填RL-F含铝炸药射孔弹的性能进行了研究。首先以RL-F含铝炸药为研究对象,对RL-F含铝炸药进行了机械感度、静电火花感度、5 s延滞期爆发点和DSC热分解测试;其次分别将RL-F含铝炸药和JH-16炸药装填在89型射孔弹中,进行了地面模拟装枪穿钢靶和穿柱状混凝土靶试验。结果显示:RL-F含铝炸药具有合适的机械感度,耐热性良好,适用于射孔弹压装工艺;与装填JH-16炸药的89型射孔弹穿深性能相比,装填RL-F含铝炸药的89型射孔弹地面侵彻钢靶和地面侵彻柱状混凝土靶穿深分别降低了10.6%和27.5%,而装填RL-F炸药在侵彻混凝土靶时射流孔道干净清晰、无杵堵,孔道无压实带。     

不同加载压力下HMX基含铝炸药的冲击起爆特性

为了研究HMX基含铝炸药的冲击起爆特性,对其进行了两种加载压力下的冲击起爆试验。结果表明,加载压力为14.68 GPa时,其到爆轰距离为12.04~15.38 mm;加载压力为15.55 GPa时,到爆轰距离为10.23~12.01 mm;稳定爆轰后的爆轰压力约为25 GPa。基于圆筒试验确定了HMX基含铝炸药的JWL状态方程参数,结合两种加载压力下的冲击起爆试验结果进行数值模拟,标定并验证了点火增长模型反应速率方程参数。计算结果与试验结果一致。得到14.68 GPa加载压力下HMX基含铝炸药到爆轰时间为2.5 μs,到爆轰距离为13.70 mm;15.55 GPa加载压力下的到爆轰时间为1.9 μs,到爆轰距离为10.60 mm。计算结果表明,加载压力增大,前导冲击波速度增长变快,波阵面压力增长变快,炸药到爆轰时间与到爆轰距离减小,爆轰成长阶段同一时刻下的波阵面压力增长速率也随之增大。     

重结晶对DNTF形貌和含铝炸药爆轰性能的影响

采用溶剂-非溶剂法重结晶预处理3,4－二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF),通过SEM及激光粒度仪分析了预处理工艺对DNTF形貌和粒度的影响,并研究了含铝炸药的撞击感度、成型性、爆热和爆速性能。结果表明,以乙酸乙酯为溶剂,水为非溶剂,DNTF经重结晶预处理后,其晶体粒度变小,粒度分布变窄,晶体外形稍好,形状规则,撞击感度降低;含重结晶DNTF的含铝炸药成型密度、爆热和爆速均高于含粗品DNTF的含铝炸药,在一定程度上提高了DNTF含铝炸药的爆轰性能。     

铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响

为研究铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响,采用转镜式高速扫描相机对含30％(质量分数)微米铝粉、20％(质量分数)微米铝粉与10％(质量分数)亚微米铝粉的2种RDX基含铝炸药水下近场爆炸过程进行了观察记录,获得了沿装药径向的爆炸冲击波传播轨迹扫描底片。通过对2种含铝炸药水中近场爆炸扫描底片进行判读分析,获取了沿装药径向的爆炸冲击波传播迹线与爆轰产物膨胀迹线,由此分析得出2种含铝炸药爆炸冲击波传播速度、波阵面压力和爆轰产物气泡的膨胀位移等参数的变化规律,并对2种含铝炸药相关参数进行了对比分析。结果表明,在10％(质量分数)微米铝粉替换为亚微米铝粉后,含铝炸药冲击波的初始传播速度及波阵面压力减小且能量衰减速率也降低,冲击波传播距离为40 mm左右时,2种炸药的阵面压力便较为相近,并且在爆轰产物气泡膨胀阶段,由于亚微米铝粉反应较快,其释放的能量导致气泡膨胀速率增长较快。     

含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数的预估方法研究

含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数是含铝炸药爆炸性能数值模拟的基础,通常需要开展圆筒实验才能确定,成本很高。在理论计算、数值模拟和验证实验的基础上,提出了一种新的含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数预估方法。该方法首先拟合了LiF的Cowan状态方程参数和热力学函数系数,并用LiF代替含铝炸药爆轰过程中未反应的铝粉,运用BKW程序得到不同铝粉反应度下的多组JWL状态方程参数。在此基础上,再利用AUTODYN软件进行含铝炸药水中爆炸数值模拟,通过数值模拟结果和实验结果的对比,从而确定含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数。研究结果表明:该方法无需开展圆筒试验就可以确定含铝炸药的爆轰产物JWL状态方程参数。     

不同气氛对TATB基含铝炸药爆热的影响

为了测定三氨基三硝基苯(TATB)基含铝炸药在不同气氛中的爆热,使用绝热式量热弹对其压装药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热进行了测量,研究了其能量释放规律,并使用X射线衍射(XRD)对固相产物成分进行了分析。结果表明:TATB基含铝炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热依次增加;环境中压力的增加会导致爆热值增大,在0.1MPa氮气中,TATB基含铝炸药的爆热值比真空中增加了15.7%。环境中氧气量的增加也使爆热值增大:0.1 MPa空气中的爆热值比0.1 MPa氮气中增加了7.8%,0.1 MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出49.7%,1.5MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出146.1%。在富氧气氛下测试TATB基含铝炸药的爆热时,所测爆热接近于炸药的燃烧热,且爆炸产物的XRD结果也表明Al粉已基本氧化完全。同时,在0.1 MPa氮气气氛下没有检测到氮化物Al N的存在。该方法可对不同气氛下含铝炸药的爆热进行测量,并对爆炸产物中Al的存在形式进行分析。     

RDX基铝纤维炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较

为了评估含铝炸药的综合性能,将铝粉用铝纤维代替,与RDX均匀混合压制得到铝纤维炸药,分别对铝纤维炸药、铝粉炸药、RDX进行水下爆炸实验,测量70 cm、90 cm、120 cm、150 cm处冲击波压力时程,获得三种炸药在不同位置处的冲击波压力峰值、冲量、比冲击波能、气泡脉动周期、比气泡能等参数,研究表明:在压力时程的有效持续时间内,铝纤维反应速率低于铝粉,铝纤维破碎消耗部分能量,导致铝纤维炸药的压力峰值、冲量、比冲击波能低于铝粉炸药。铝纤维的比表面积小,未被氧化的铝含量比铝粉高,且第一次气泡脉动周期较长,使得铝纤维与铝粉参加反应的程度相当,铝纤维炸药的比气泡能略高于铝粉炸药,使得铝纤维炸药的总能量与铝粉炸药相当。     

RDX/Al含铝炸药水下爆炸实验研究

铝粉含量和周围介质的可压缩性对含铝炸药的爆炸效应有很大影响.通过水下爆炸实验,研究了铝粉含量对RDX/Al含铝炸药水下爆炸冲击波能量的影响以及冲击波特征参数随传播距离的变化关系.结果表明,铝粉在爆轰产物中的二次燃烧反应明显地减缓了水中冲击波后压力的衰减,提高了冲击波的能量和冲量,当铝粉含量为20%时,RDX/Al含铝炸药的冲击波能量达到最大值.确定组分的含铝炸药仍然符合爆炸相似律,无量纲冲击波特征参数与对比距离的函数关系可以拟合为幂函数形式.     

黏结剂含量对含铝炸药燃烧能量的影响

利用小型密闭燃烧装置分别测试了两种黏结剂含量的RDX基和HMX基含铝炸药燃烧产生的准静态压力,得到4种含铝炸药燃烧能量的关系。利用气相色谱仪检测出部分气相燃烧产物的含量,通过化学计算探讨了4种含铝炸药的铝粉反应率,并用扫描电镜和能谱(EDS)对4种炸药的微观形貌和表面元素进行表征。结果表明,含铝炸药中黏结剂含量增加会使炸药与铝粉颗粒的表面包覆层变厚,更加阻碍铝粉在燃烧初期的吸热,从而在一定程度上导致铝粉反应率减小,并降低炸药燃烧总能量。     

老化对含铝温压炸药爆速及力学性能影响的研究

为研究高低温老化试验对含铝温压炸药性能的影响,对样品进行了质量变化和抗压强度的研究,并采用电测法测试含铝炸药在高低温试验前后的爆速。研究结果表明:样品的质量随高低温老化时间的增加而减少;老化试验前样品的爆速为6 685 m/s,老化14 d及28 d后爆速分别为6 590 m/s和6 799 m/s,爆速并未发生显著的变化;老化试验前样品的抗压强度为5.694 MPa,老化试验14 d及28 d后未经处理样品的抗压强度为9.110 MPa和9.615 MPa,处理后的样品抗压强度为6.523 MPa和6.717 MPa,处理后的样品抗压强度低于未处理样品,对样品进行处理能显著减缓抗压强度的增加。     

铝化炸药水下爆炸冲击波特性分析

采用一维流体动力学、与时间相关的JWL爆轰产物状态方程以及压力指数为1/6的反应速率方程,计算分析了铝化炸药水下爆炸冲击波特征参数对反应速率的依赖关系.结果表明,反应速率常数存在阈值,只有反应速率足够大,才能充分利用爆炸能量.根据铝粉粒度与反应速率常数的相关性,通过控制铝粉粒度可以设计不同的能量输出特性.     

硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响

将铝硼混合添加到含铝炸药(配方体系为Al/B/AP/RDX/wax)中,采用水下爆炸法,研究硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响。结果表明,水下爆炸中,随着硼含量的增加,炸药的冲击波能降低,气泡能先增加、后逐渐减小;当硼质量分数为10%时,炸药水下爆炸总能量达到最大值5.942 MJ/kg,比含铝样品提高5%,其中气泡能为4.999 MJ/kg,比含铝样品提高7%,是TNT的2.2倍。在含铝炸药中添加少量的硼粉,可以提高炸药的水下爆炸能量水平。     

二次起爆条件对小型燃料空气炸药爆轰参数的影响

对装药主要由铝粉和环氧丙烷组成的3 kg级液固燃料空气炸药(FAE)进行静爆场试验,研究了不同二次起爆药(钝化黑索今)质量及多点起爆方式下FAE的爆炸情况,探讨了爆炸超压的变化规律。结果表明,在一定范围内增加二次起爆药质量能提高FAE爆炸超压,二次起爆方式的改变对FAE爆炸超压的影响较小。在二次起爆药质量较小的情况下,FAE抛散形成的云雾中,部分燃料在较低起爆能的激发下无法充分燃烧,甚至不能被点燃,存在爆炸不良效应。二次起爆药质量为120 g时,FAE的爆炸空中超压峰值是二次起爆药质量为60 g时的2.80~6.41倍,此时爆炸场超压趋于稳定。建议采用质量为120 g的起爆药柱作为二次起爆药来进行3 kg级液固型FAE的爆炸试验。研究结果有助于小型FAE试验中二次起爆药质量的选择,促进燃料的高效反应。     

射流击穿靶板后起爆炸药的理论与数值分析

为了系统地分析聚能射流头部起爆能力随靶板厚度和聚能射流尾部直径的变化规律,以聚能射流击穿屏蔽靶板后对炸药的冲击起爆为研究内容,以准定常侵彻和考虑靶板强度侵彻等理论为研究基础,结合Held起爆准则,构建了聚能射流击穿靶板后冲击起爆炸药的数学模型,并在实验验证模型特性的基础上,利用相关材料参数对模型进行了计算和研究。得出结论:对于锥形聚能射流假设,其最大起爆能力不在头部,所以在判断冲击起爆炸药时,应根据剩余射流的最大起爆能力来判断;增加射流尾部直径可以同比增加聚能射流的最大起爆能力。研究结果可用于聚能射流在导弹主动防御和弹药销毁。     

低爆速混合炸药配方的优化研究

为开发和研究爆速更低的低爆速混合炸药，以炸药爆速为衡量指标，对一种四组分混合炸药进行配方优化研究。获得了爆速极低的低爆速炸药。