铝粉粒度对乳化炸药能量输出特性及热安定性的影响

为了研究铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸能量输出的影响,在相同乳化炸药中分别添加3种不同粒度的铝粉制得含铝乳化炸药。利用水下爆炸实验,获得冲击波压力时程曲线,经分析计算得到峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能、总能量等水下爆炸能量参数。并运用DSC-TG联用技术测试添加不同粒度铝粉的乳化炸药在不同升温速率下的热安定性。结果表明：铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸的能量有较大的影响,添加了中粒度（平均粒度为177.2 μm）铝粉的乳化炸药各能量参数均达到最大值,而3组样品的热安定性则随着铝粉粒度的减小而降低,活化能的最大降幅达3.7%。     

铝粉含量和粒径对乳化炸药作功能力的影响

为研究铝粉对乳化炸药作功能力的影响,在负氧平衡的乳化炸药中分别添加不同含量和粒径的铝粉,采用测时仪法测定其爆速;通过水下爆炸实验计算出含铝乳化炸药的比冲击波能、比气泡能和总能量等参数。结果表明,当铝粉(粒径为5μm和35μm)质量分数为5%时,含铝乳化炸药的爆速最大,分别为5 128、5 071m/s;当铝粉(粒径为5μm和35μm)质量分数为20%时,乳化炸药的比冲击波能、比气泡能、总能量均随着铅粉含量的增加而增大,比冲击波能分别增加19.7%、15.3%;比气泡能分别增加12.6%、13.7%,总能量分别增加15.1%、14.5%。     

RDX基铝纤维炸药水下爆炸的能量分析

将RDX基铝纤维炸药和RDX基含铝炸药进行水下爆炸实验,得到两种炸药在不同位置的压力-时程曲线,经过计算得到两种炸药水下爆炸的能量,并以含铝炸药的能量为铝纤维炸药的参考能量,分析两者的差异及造成差异的原因。结果表明,与含铝炸药相比,铝纤维炸药的压力峰值与冲量降低,铝纤维炸药的比冲击波能降低11%～22%,比气泡能降低11%～15%,比爆炸能降低11%～18%。铝纤维炸药的比爆炸能占爆热的73%～82%,低于含铝粉炸药比爆炸能与爆热的比值(89%～94%)。铝纤维炸药能量未达到其参考能量的主要原因是铝纤维直径较大导致反应不充分以及熔喷法制成的铝纤维中Al2O3含量较高。     

RDX基铝薄膜炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较

为了减少铝粉炸药在生产过程中因铝粉对环境污染,降低铝粉炸药的撞击感度,提高含铝炸药的成型性及力学性能,将RDX用铝薄膜分层包裹得到新型的铝薄膜混合炸药。将铝薄膜混合炸药与铝粉炸药进行水下爆炸实验与爆速实验,得到两种炸药的爆速与压力时程曲线,经过分析计算得到两种炸药的压力峰值、冲量、冲击波能、气泡脉动周期与气泡能。结果表明：铝薄膜炸药药柱的轴向为RDX与铝薄膜独立贯通的结构,有利于降低混合炸药中添加物对基体炸药爆轰波传播的影响,从而使铝薄膜混合炸药的爆速高于铝粉炸药,导致铝薄膜炸药的冲击波损失系数高于铝粉炸药,使铝薄膜混合炸药的总能量、比气泡能与铝粉炸药相当情况下,其比冲击波能却降低了10.16%～10.33%,计算过程说明铝薄膜混合炸药的C-J压力计算公式具有合理性。     

铝氧比对DNTF/AP/Al炸药水下能量输出结构的影响

通过水下爆炸实验测定了不同铝氧比炸药的水下爆炸参数和能量参数,分析了铝氧比对该炸药体系冲击波峰值压力、比冲击波能、比气泡能以及能量输出结构的影响,拟合了铝氧比与能量输出结构的关系。结果表明,随着铝氧比的增加,炸药的峰值超压逐渐减小,比冲击波能先增大后减小,铝氧比约为0.3时达最大,比气泡能和气泡脉动周期均一直增大;比冲击波能所占总能量的比例减小,比气泡能比例先增加后减小;控制铝氧比为0.6左右时,炸药的能量利用率最高。     

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，并对水中兵器装药的配方设计提出了建议。     

以黏土颗粒为惰性剂的低爆速乳化炸药爆炸性能及爆轰机理

以黏土颗粒为惰性添加剂制备出一种新型乳化炸药;采用探针法和铅柱压缩法分别测得该新型乳化炸药的爆速及猛度,并对黏土颗粒降低乳化炸药爆速的机理进行分析;通过水下爆炸试验测得不同配方的水下爆炸参数。结果表明,当黏土颗粒和玻璃微球质量分数分别在0~20%和5%~15%时,新型乳化炸药的爆速为2 815~4 420m/s,猛度为7.9~18.9mm;通过实验结果拟合得到新型乳化炸药爆速、猛度的经验公式分别为:D=4 923.1-9 930a-2 980b(m/s)、Δh=23.3-74a-20b(mm),其中,a、b分别为新型乳化炸药中玻璃微球和黏土颗粒的质量分数;水下爆炸实验结果表明,黏土颗粒含量对水下爆轰参数有着显著影响,当其质量分数达20%时,新型乳化炸药的峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能和总能量相比传统乳化炸药分别下降了33.34%、13.19%、67.67%、71.73%和70.96%。     

新型复合炸药KD-1的能量输出特性和力学性能

为同时解决炸药的能量输出和力学强度问题,研发了一种以RDX为基的新型复合炸药KD-1,用水下爆炸压力测试系统研究了KD-1炸药的能量输出特性.结果表明,KD-1炸药的冲击波压力峰值和冲击波比能都比RDX有所提高,冲击波压力峰值是RDX的1.1倍,爆热是RDX的1.3倍.用万能实验机测试了KD-1的抗压力学性能,得出其抗压强度为6.82 MPa,破坏应变为4.3%.     

MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的制备及其爆轰性能

为了提高乳化炸药的爆炸威力,研制出了一种MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药。该乳化炸药采用包覆后的MgH_2与玻璃微球复合敏化,两种材料分别起到含能添加剂和敏化剂的作用。通过研究"热点"数量和包覆材料对炸药爆轰性能的影响,确定了MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的配方。利用水下爆炸实验和猛度实验,研究了MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的爆轰特征参数和水下爆炸特性。实验结果表明,MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的铅柱压缩量为24.3 mm,达到军用炸药的猛度;与传统玻璃微球型乳化炸药相比,其水下爆炸峰值压力虽然下降了4.90%,但比冲击波能、比气泡能和总能量分别提高了7.83%、22.94%和18.32%。MgH_2型复合敏化储氢乳化炸药的猛度和做功能力得到了显著提高。     

基于气固两相反应流的温压炸药能量释放规律数值模拟及实验验证

为研究气体环境、铝粉含量、空间体积对温压炸药能量释放的影响,基于气固两相反应流模型,建立有限差分-物质点耦合算法,对温压炸药密闭容器内爆炸流场演化进行数值模拟及实验验证。结果表明,温压炸药在空气环境中爆炸释放的能量高于氮气中,壁面冲击波峰值压力和空间准静态压力的增幅分别在20%和80%以上,空间准静态压力随空间体积的增大呈先增大后减小的趋势;铝粉含量越高,冲击波在传播过程中衰减得越慢,空间准静态压力越高;铝粉燃烧反应度随空间体积的增加而下降,当比空间体积超过100m³/kg时,反应度下降到90%以下,且铅粉含量越高,其反应程度越低。     

内相粒径对现场混装乳化炸药热感度的影响

为研究内相粒径对现场混装乳化炸药热感度的影响,制备了5种含不同粒径的现场混装乳化炸药基质,使用光学电子显微镜和激光粒度仪对不同转速下制备的现场混装乳化炸药基质试样的微观结构和粒径进行了观察和测试,使用爆发点测定仪测试各组炸药试样的爆发点并计算其活化能。结果表明,随着现场混装乳化炸药试样的内相粒径由13.13μm减小至3.97μm,其5s延滞期由9.96s降至3.13s,爆发点温度降低35.13K,反应活化能降低29.00kJ/mol;炸药爆炸所需外界激发能量随内相粒径降低而降低,热感度上升,热安定性下降,在实际生产中应合理控制炸药内相粒径大小,以确保其安全生产和稳定使用、满足其爆炸性能和安定性的平衡关系。     

MgH2型复合敏化储氢乳化炸药的制备及其爆轰性能

为了提高乳化炸药的爆炸威力,研制出了一种MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药。该乳化炸药采用包覆后的MgH₂与玻璃微球复合敏化,两种材料分别起到含能添加剂和敏化剂的作用。通过研究“热点”数量和包覆材料对炸药爆轰性能的影响,确定了MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药的配方。利用水下爆炸实验和猛度实验,研究了MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药的爆轰特征参数和水下爆炸特性。实验结果表明,MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药的铅柱压缩量为24.3 mm,达到军用炸药的猛度;与传统玻璃微球型乳化炸药相比,其水下爆炸峰值压力虽然下降了4.90%,但比冲击波能、比气泡能和总能量分别提高了7.83%、22.94%和18.32%。MgH₂型复合敏化储氢乳化炸药的猛度和做功能力得到了显著提高。     

纳米铝对RDX基炸药水下爆炸能量的影响

为了探索纳米铝对RDX基压装炸药的水下爆炸能量的影响,测试了含纳米铝、微米铝、以及纳米铝和微米铝级配的RDX基炸药水下爆炸能量,分析了其水下爆炸能量的变化规律。结果表明,RDX基压装炸药中,当单独使用纳米铝或微米铝时,纳米铝对炸药水下爆炸总能量的提高不如微米铝;当铝粉总质量分数为30%,且纳米铝和微米铝的质量比为1∶2时,水下爆炸总能量比单独使用微米铝时提高7%,说明纳米铝和微米铝合理级配能够提高铝粉的能量释放效率。当铝粉总质量分数为35%时,即使采用级配也无法提高含铝炸药的水下爆炸能量。     

含铝炸药与理想炸药能量输出结构的数值模拟

采用AUTODYN计算软件,对含铝炸药与理想炸药水中爆炸能量输出结构进行了数值模拟,讨论了人工黏性对计算结果的影响,对冲击波压力历程进行了对比分析.结果表明,含铝炸药PBXN-105水中爆炸时由于铝粉的二次燃烧放热,能够在较远距离处保持较大的冲击波能,作功能力高于理想炸药PBX9010.含铝炸药水中爆炸能量输出结构的数值模拟可以为炸药的配方设计提供一定的依据.     

KCl含量对乳化炸药压力减敏的影响

在相同的乳胶基质中分别添加0%、2%、4%、6%和8%的KCl,再分别用膨胀珍珠岩和化学发泡剂敏化制备2组乳化炸药。测试各乳化炸药水中爆炸冲击波,得出它们未受压和受压后的爆炸冲击波压力峰值,利用波峰值计算乳化炸药的压力减敏度。依据压力减敏度数值,分析KCl含量对乳化炸药压力减敏作用的影响,并测试不同KCl含量下分散相的析晶点,分析不同KCl含量造成压力减敏变化的原因。结果表明:KCl含量在0%～2%之间时,乳化炸药的压力减敏度无明显变化,KCl含量在2%～8%之间时,KCl含量对乳化炸药的压力减敏度有较大影响,而且呈现出正线形相关性。     

铝粉粒度和形状对含铝炸药性能的影响

应用含铝炸药的二次反应论和惰性热稀释理论解释了铝粉形状和粒度对炸药爆炸性能的影响机理，其根本原因是由于铝粉比表面积不同造成的。提出了含铝炸药性能的一种优化方向。     

含铝乳化炸药爆炸威力的理论计算与分析

为研究铝粉对乳化炸药爆炸威力的影响,运用热力学定律给出乳化炸药爆炸威力的三种理论表达式,计算了含铝乳化炸药的爆炸威力,并分析了铝粉对乳化炸药爆炸参数的影响。结果表明,炸药爆炸威力主要与爆热和爆炸产物体积有关;随着铝粉含量的增加,乳化炸药的威力增大。     

铝粉含量对梯铝炸药爆压和冲击波参数的影响

测试了以TNT为基不同含量含铝炸药的爆压和空中爆炸冲击波参数,通过分析铝粉对炸药爆压、空中爆炸参数和爆炸冲击波超压的影响,建立了爆压与铝氧比的关系曲线、5种TNT基含铝炸药的冲击波相似律方程和TNT/Al炸药的爆压与空中爆炸冲击波超压的关系式.结果表明,随着铝粉含量的增加,炸药的爆压呈指数衰减,近距离的冲击波超压也快速减小,但爆炸场温度和爆炸火球的直径及持续时间会增大.     

树脂微球对乳化炸药爆轰性能影响的实验研究

为了研究新型敏化剂树脂微球对乳化炸药爆轰性能影响,分别使用树脂微球、膨胀珍珠岩和化学气泡敏化的方式对制备的乳胶基质进行敏化,得到三种不同类型的乳化炸药。利用电测法和水下爆炸能量法对其爆轰性能进行了实验研究。结果表明,在相同条件下,树脂微球敏化的乳化炸药的爆速和水下爆炸能量值都最大,膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药次之,化学敏化的最小。由此可以看出,树脂微球作为一种新型乳化炸药敏化剂,在一定的条件下,具有较好的应用前景。     

壳体对炸药水下爆炸近场特性的影响

为了研究壳体对炸药水下爆炸近场特性的影响,在水下进行了Φ25mm圆筒试验与Φ25mm裸药柱滑移爆轰试验,对比分析了带壳装药、裸装药的冲击波迹线与壳体、气泡的膨胀迹线。结果表明,壳体对炸药爆炸后冲击波的衰减作用较为明显,带壳装药水下爆炸冲击波波阵面压力与冲击波传播速度以相对较低的初始值(0.9GPa,0.78mm/μs)近似保持不变,而裸装药水下爆炸冲击波波阵面压力与冲击波传播速度从较高初始值(8.5GPa,0.92mm/μs)以指数形式快速衰减;不同膨胀时期壳体对膨胀过程的影响不同,导致水下爆炸初期(0～5μs)与后期(20μs以后)带壳装药壳体的膨胀速率低于裸装药气泡的膨胀速率,水下爆炸中期(5～20μs)带壳装药壳体的膨胀速率高于裸装药气泡的膨胀速率。