温压炸药爆炸性能实验与数值模拟

设计了一种5kg级HMX基温压炸药,幵与等质量的TNT炸药进行了自由场静爆试验对比研究。冲击波数据显示,温压炸药相比TNT炸药,最大处ΔP和I分别提高了53.6%和35.6%;红外测温和高速摄像显示,温压炸药相比TNT,高温作用的时间更长,火球尺寸更大。另外用Autody2D软件对温压炸药的爆炸性能进行了数值模拟,结果与实验值符合较好,可以为后续温压炸药的研究提供参考。     

温压炸药爆炸场参数的试验研究与数值模拟

对温压炸药爆炸场超压进行了试验研究与数值模拟,探讨用AUTODYN软件模拟温压炸药爆炸场超压的准确性.研究表明:用AUTODYN软件进行数值模拟可以较为准确与全面地反映温压炸药爆炸场超压分布的特点;计算得到的超压与试验结果相比偏小,比冲量的计算结果与试验结果吻合较好.     

光谱法遥感测定温压炸药爆炸温度的研究

应用带有望远镜的原子发射光谱双谱线瞬态高温测量系统遥测了炸药爆炸的瞬态买时反应温度,该系统的最大时间分辨率可达0.1 μs.实验得到温压炸药的爆炸反应温度-时间分布曲线,并与TNT同条件下的测试结果比较.结果表明,温压炸药爆炸时,产生2 300 K和2 050 K 2个温度峰值,分别对应于温压炸药爆炸反应的第一、第二阶段,TNT爆炸后只出现一个最高温度2 200 K;温压炸药1 900 K以上高温持续时间是TNT的2～3倍.     

温压炸药爆炸过程的瞬态温度

为了更好地测量炸药爆炸过程瞬时高温,在原子发射光谱理论的基础上,研制了一套瞬态多谱线测温系统,系统的时间分辨率可达微秒级。通过对三种配方温压炸药爆炸过程的实时测量,获得了其温度随时间分布的曲线。曲线的两个峰值如实反映了温压炸药爆炸过程中最初无氧燃烧反应和后续有氧燃烧反应。多组实验结果表明,多谱线测试系统相对偏差低于2.6%,重复性较好,可以部分消除双谱线法中因所选谱线组不同而引起的计算结果的不确定性。     

温压炸药内爆炸压力特性及威力试验研究

为研究温压炸药内爆炸压力特性和威力,基于爆炸相似律与理想气体状态方程分析建立了冲击波超压及准静态压力计算模型,并利用爆炸罐开展了温压炸药和梯恩梯（TNT）炸药裸药柱内爆炸试验。结果表明：内爆炸压力效应包括冲击波压力和准静态压力,准静态压力上升伴随着冲击波的多次反射,反射结束后准静态压力上升到峰值并维持较长时间;温压炸药内爆炸冲击波超压峰值和准静态压力峰值较TNT炸药分别提高了18.0%和62.9%,基于内爆炸冲击波超压和准静态压力计算得到的温压炸药TNT当量分别为1.18和1.63.     

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。     

高能、含铝和温压炸药爆炸抛撒实验研究

采用高速运动分析系统观察了高能炸药、含铝炸药和温压炸药爆炸产物抛撒的过程;分析BLOT三种炸药的爆炸产物抛撒运动及后燃特点,得到了温压炸药具有爆炸和后燃二个过程,爆炸场范围大,温度高,后燃持续时间长;高能炸药与温压炸药相比爆炸场范围小,温度低,几乎没有后燃过程;含铝炸药介于温压炸药和高能炸药之间。     

壳体材料对含铝炸药装药爆炸威力的影响

为了研究壳体材料对高能含铝炸药装药爆炸威力的影响,采用3种壳体材料,利用分步压装工艺装填含铝高能炸药,进行威力对比试验。结果表明：壳体材料的塑性、屈服强度等力学性能对破片速度和有效破片的形成有一定的影响;壳体材料为50SiMnVB的榴弹装药综合威力较高。     

温压炸药爆炸冲击波在爆炸堡内的传播规律

为研究温压炸药爆炸冲击波在有限空间的传播特征,在爆炸堡中进行400 g RDX/Al/AP(高氯酸铵)/HTPB(端羟基聚丁二烯)温压炸药的爆炸实验,通过压力测试系统得到冲击波在地面和空中的超压时程曲线,以JWL-Miller方程作为爆炸产物状态方程,采用AUTODYN软件对爆炸过程进行了数值模拟,并用数值模拟结果研究冲击波在爆炸堡内发生正反射和斜反射。结果表明,数值模拟得到的冲击波形态、峰值及作用时间与实验测试结果吻合较好,Miller余项能够较为合理地描述含铝温压炸药的后燃特征。正反射发生在装药的地面投影点,反射波峰值达到入射波峰值的3.3倍;斜反射包括规则反射和马赫反射,冲击波入射角小于40°时,在地面形成规则反射,反射波峰值约为入射波峰值的2.5倍;冲击波入射角大于40°时形成马赫反射,马赫波峰值约为入射波峰值的1.2~1.6倍;在侧壁及穹顶发生规则反射。在几何对称轴上发生聚焦现象,聚焦点冲击波超压高于2200 k Pa,达到该点入射冲击波超压的4.3倍,增强了爆炸堡内冲击波,提高了温压炸药的毁伤能力。     

红外测温技术测量温压炸药爆炸温度

为了准确测量温压炸药爆炸温度,提出一种利用红外热像仪测量爆炸温度的方法。根据辐射测温原理建立红外热像仪测温模型,首先,结合爆炸火球辐射特性,进行红外热像仪的辐射定标、推导爆炸温度的计算公式,火球辐射温度反演。然后,讨论发射率和大气光谱透过率对测温精度的影响,并给出对应的补偿方法。以PMX炸药为例,应用该方法进行辐射定标和爆炸温度测量,获得爆炸火球随时间变化曲线。实验证明该方法是一种高稳定性、简单有效的测温方法,本研究为爆炸场温度测试提供了切实可行的解决方案。     

坑道内温压炸药的爆炸热效应研究

为了研究温压炸药在半密闭条件下的爆炸热效应,以WRe5/26热电偶作为效应物,对TNT、TBX-1及TBX-23种炸药在坑道内的爆炸进行了热响应温度测试。试验结果表明:在坑道环境下,温压炸药具有明显的二次燃烧过程,可形成较长的温度作用时间,表现出较大的温度场效应;与等质量的TNT相比,温压炸药爆炸后产生的温度场范围大、温度高、后续持续时间长,对坑道内的人员和设备能产生更大的破坏作用。     

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。     

装药在空气及混凝土靶中爆炸威力试验研究

文中对复合材料、D6A钢壳体装药在混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了试验研究。分析表明,同样装药情况下,复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压相对D6A钢壳体装药要高;复合材料壳体装药爆炸不会产生破片对远距离目标造成破坏;而D6A钢壳体装药爆炸产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应;从混凝土靶中爆炸破坏效应来看,复合材料壳体装药在阻抗匹配方面要比D6A钢壳体装药好,且更利于爆炸冲击波的传播;同样装药情况下,复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于D6A钢壳体装药。     

硼含量对燃料空气炸药爆炸性能影响的试验研究

为了解硼含量对燃料空气炸药爆炸性能的影响规律,将硼粉和铝粉作为高能金属燃料混合添加到燃料空气炸药（配方体系为铝/硼/环氧丙烷/石油醚/硝酸异丙酯）中,采用静爆试验法,对含硼量不同的燃料空气炸药爆炸超压、冲量及热效应进行研究。研究结果表明：随着燃料空气炸药中硼含量的增加,炸药的冲击波超压、超压冲量和热效应均先增大、后减小;当硼含量为12.5%时,炸药的地面冲击波超压冲量为112.51 KPa·s,比含铝样品高6.16%,空中冲击波超压冲量为63.42 KPa·s,比含铝样品高5.16%;当硼含量为12.5%时,最高爆炸温度是1 650 ℃,比含铝样品提高20 ℃,最大热辐射量为68.266 kJ/m²,比含铝样品的最大热辐射量提高约7.14%. 在含铝燃料空气炸药中添加少量硼粉,可以提高炸药的整体能量水平。     

水下爆炸冲击波毁伤鱼雷壳体结构的数值仿真研究

运用ANSYS／LS-DYNA程序对鱼雷壳体结构在近场水下爆炸冲击波作用下的毁伤过程进行了数值仿真,研究了鱼雷壳体的毁伤规律,分析了鱼雷内部构件的存在对于鱼雷壳体毁伤的影响,研究了鱼雷不同舱室壳体的易损性。仿真结果表明：在近场水下爆炸冲击波作用下,鱼雷壳体的毁伤具有局部性特点;内部构件对于鱼雷壳体的动态响应有显著影响,在仿真时必须考虑内部构件;鱼雷不同舱室壳体的易损性有较大差别,对于文中的鱼雷而言,在同样的冲击载荷作用下,鱼雷控制舱壳体的塑性变形较大,而后舱壳体更易产生等效应变。