熔铸炸药研究现状与发展趋势

熔铸炸药是目前战斗部最主要的装药方式之一,但是现有以TNT为载体的熔铸炸药配方在能量、安全性、装药质量和力学性能等方面存在明显缺陷。本文详细综述了熔铸炸药连续相、高能量密度材料、综合降感技术、流变性研究和装药工艺5个方面国内外的研究现状,特别是归纳了以NTO、DNTF等为代表的新型含能材料的应用情况,提出了熔铸炸药在新型载体物质、高能钝感单质炸药、共晶炸药、功能助剂、高固相含量熔铸体系装药工艺等方面未来的主要发展方向。     

10#-159炸药与H781炸药的耐热性能研究

为了研究10#-159和H781炸药的耐热性,采用热爆炸装置研究了2种炸药的热爆炸历程,且研究了高温加载对装药性能的影响。热爆炸试验表明,10#-159炸药的热安全性低于H781炸药。高温加载试验表明,与H781炸药相比,10#-159炸药经历长时间高温加载后产生明显失重,这影响了装药密度,同时导致炸药的高温使用性能降低,高温引起装药产生的体积变化可能在装药内部形成内应力,并通过挤压药型罩影响射流方向。     

壳体约束强度对温压炸药空中爆炸性能的影响

为评估壳体约束强度对温压炸药爆炸性能的影响,对不同壳体约束强度下的固体温压炸药进行野外静爆试验,用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果表明,相同装药条件下,裸装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值大于带壳装药;铝壳体装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值较钢壳体装药高;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值及冲量与试验结果吻合较好,且裸装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较带壳装药早,铝壳体装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较钢壳体早;初始冲击波超压值受壳厚影响较大,壳体的存在使冲击波的传播滞后。     

改性B炸药装药发射安全性实验研究

通过小型后座模拟装置对空气间隙和石墨层对改性Ｂ炸药装药发射安全性的影响进行了研究,实验结果表明：空气间隙厚度对炸药装药的点火阈值具有很大影响,而石墨层可以减少经中形成的热点,改善炸药装药的发射安全性。     

高聚物黏结炸药的冲塞试验研究

用冲塞试验评价大药量装药在撞击、剪切、绝热加热等综合作用条件下的安全性.用火药加速装置对试件加速,并通过高速摄像机拍摄炸药试验件跌落撞靶、点火等试验过程,利用冲击波压力传感器测试冲击波超压表征炸药试验件的反应程度.结果表明,PBX-1炸药在撞靶速度高达37.6 m/s时没有发生反应,且PBX-2炸药在撞靶速度为27.7 m/s时发生了爆燃反应,在撞击速度低于25.5 m/s时未发生反应,说明PBX-2炸药的冲塞试验撞击感度高于PBX-1炸药.     

低附带毁伤弹药爆炸威力的理论分析与试验研究

为适应现代反恐作战的需求,提出了一种新型低附带毁伤弹药,根据爆炸力学相关理论建立了杀伤元抛撒速度与复合材料外壳、装药三者之间的关系模型.通过静爆试验,利用压力传感器测试出3种不同装药爆炸后的超压曲线.结果表明,从压力曲线来看复合材料外壳装药与纯炸药、发泡塑料外壳装药爆炸产生的冲击波超压曲线不同,正压作用时间长.最后得出,与传统杀爆弹相比低附带毁伤弹的杀伤区域较小,而在较小的杀伤区域内杀伤效应更强.     

炮射杀爆弹装药安全失效的影响因素

通过系统分析炮射杀爆弹装药安全失效的影响因素,综合得出炸药装药的安全失效主要是由装药缺陷和使用不当引起的。详细论述了常用炸药的装药缺陷,分析了装药缺陷形成的原因及其对杀爆弹安全失效的影响;杀爆弹装药过程中装药底隙、装药密度和杂质及使用过程中温度、勤务、贮存对安全失效的影响;提出了提高杀爆弹炸药装药安全性的措施。     

背板材料及炸药厚度对破片冲击起爆8701炸药装药的影响

为了研究背板材料及炸药厚度对破片冲击起爆8701炸药装药的影响,设计了单一破片和双破片冲击起爆屏蔽8701装药的试验。采用AUTODYN-3D软件进行数值模拟,通过改变背板材料及炸药厚度,来改变背板反射波的幅值,探究其对装药起爆阈值的影响。试验结果表明,在本研究装药结构下,除双破片撞击产生的冲击波叠加作用影响装药起爆的速度阈值外,背板反射波亦影响装药起爆的速度阈值。模拟结果表明,临界起爆速度随背板波阻抗的增大而减小;随炸药厚度的增大,背板反射波的作用逐渐减弱,当炸药厚度增大到30mm时,靠两钨球撞击产生的冲击波叠加起爆装药,背板对双破片冲击装药的临界起爆速度几乎无影响。     

炸药装药在不同应变率响应条件下的安全性研究进展

综述了不同应变率响应条件下炸药装药安全性最新研究进展。通过对炸药装药应用中常用的应变率范围为1~106 s-1的大型落锤实验技术、分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术、一级轻气炮实验技术等进行了评述。分析了不同应变率响应条件下炸药装药安全性实验中存在的问题。根据炸药装药安全性研究的趋势,认为应加强中高应变率响应实验技术的发展,重点完善落锤-霍普金森压杆实验系统的理论及试验体系,提高一级轻气炮实验技术的可控性及重复性。附参考文献61篇。     

钝感复合装药结构枪击试验尺寸效应的数值模拟

利用有限元软件AUTODYN对钝感复合装药药柱进行枪击感度数值模拟。结果表明,外层采用TATB钝感炸药,内层采用PBX-9404高能炸药的复合装药结构既可减小炸药的枪击感度,又能得到比单一钝感炸药高的能量输出。通过分析装药结构的尺寸效应,得到装药结构与枪击感度的对应规律。     

低强度冲击下炸药点火的数值模拟

为了研究炸药在低强度冲击下的反应特性,根据标准的Steven试验建立了数值计算模型,采用热力耦合模型和Arrhenius方程描述炸药的热反应,对不同速度弹头撞击炸药过程进行了数值模拟计算,获得了炸药点火的弹头阈值速度,分析了弹头形状对炸药反应的影响。计算结果表明,在弹头阈值速度下,炸药点火存在一定的延迟时间,随着弹头速度的增大,延迟时间缩短;弹头形状会影响炸药受力过程,使炸药点火特性发生变化。     

破甲战斗部新型装药--聚奥黑炸药

一种新型的破甲战斗部装药-聚奥黑炸药是以HMX/RDX二种单质炸药为主体炸药的压装高聚物粘结炸药,其主要特点是可以通过改变HMX/RDX的组成比例,得到不同爆炸能量的系列化产品;更为突出的是,合理选择HMX/RDX比例,使PBX装药具有与HMX相近的高爆炸能量,而成本费用大幅度降低.经过在破甲战斗部中应用试验表明,聚奥黑炸药的装药密度高、破甲威力大,是一种适合装填各类破甲战斗部的新型装药.     

反应装甲冲击引爆试验研究

研究了HMX基钝感炸药的机械感度.根据测试结果初步确定了反应装甲的装药配方,最终装药配方由改变模拟反应装甲上、下板的材料和厚度以及穿甲弹与反应装甲法线的夹角,用反应起始装药的引爆效果确定.结果表明,钝感炸药的撞击感度、摩擦感度均随HMX粒度的减小而降低,随钝感剂含量的增加而降低;反应装甲的装药配方为HMX97%、钝感剂3%.从理论上分析了炸药粒度变化对机械感度影响的机理,以及在穿甲弹参数和速度一定的条件下,反应装甲装药结构对冲击引爆的影响.     

高威力精密破甲战斗部技术研究

精密破甲战斗部技术是提高破甲威力和改善破甲稳定性的重要技术途径,其关键技术包括高威力炸药及其精密装药,精密药型罩和精密装配技术。介绍了采用精密破甲战斗部技术使破甲穿深突破10倍装药口径的研究成果。该项技术在各种破甲战斗部中推广应用,可大幅提高破甲威力。     

药型罩结构参数对周向多线性爆炸成型弹丸成型及侵彻能力的影响

为了提高周向多线性爆炸成型弹丸(MLEFP)战斗部的毁伤效能,基于瞬时爆轰假设,通过ANSYS/LSDYNA软件对周向MLEFP成型过程进行数值模拟计算,得到线性爆炸成型弹丸(LEFP)的成型效果、飞行速度与药型罩壁厚梯度、最大壁厚及曲率半径之间的关系,并对药型罩的结构参数进行了正交优化,获得了一组使LEFP成型效果最佳的参数组合,对优化后的LEFP飞行速度进行了理论计算,并对其进行了侵彻靶板模拟,验证正交优化结果的准确性。结果表明,当药型罩长度为74mm、壁厚梯度为1.2mm、最大壁厚为2.95mm、曲率半径为131.5mm时,侵彻体成型效果最好。     

金属柱壳约束对非理想炸药驱动效率的影响

通过分析金属柱壳在内部炸药滑移爆轰作用下的动力学响应,建立了爆轰产物压力与壳体径向膨胀位移、材料动态屈服强度之间的关系式。基于Taylor假定确定了壳体完全破裂时爆轰产物压力的阈值。以两种具有相近格尼系数的RDX基含铝炸药为例,对该模型的适用性进行了验证。结果表明,相同壳体下,与无硝酸酯的RDX基含铝炸药相比,含硝酸酯的RDX基含铝炸药的驱动能量利用率具有明显优势。当壳体材料动态屈服强度从0.2GPa增至0.8GPa时,其有效作功能的相对增量约从7.5%迅速增大至15.2%,符合战斗部实际应用中的趋势,表明该分析模型可用于非理想炸药驱动作功性能的综合评价。     

聚能杆式弹丸侵彻水夹层复合靶相似律分析

为降低聚能杆式战斗部研制成本,缩短研制周期,采用量纲分析方法对聚能杆式弹丸的成型以及侵彻水夹层复合靶板的相似律进行了分析。结果表明,当模型和原型战斗部结构、炸高及起爆点位置满足几何相似条件,且模型所用材料和原型相同,装药的起爆方式也相同,那么聚能杆式弹丸的形成过程便相似。最终形成的弹丸的速度相等,弹体相似。侵彻复合靶板的过程表明,模型和原型实验中的聚能杆式弹丸在相应厚度的水层中的速度损失相等;速度衰减率之比等于模拟比的倒数;弹丸对复合靶板的侵彻深度遵循相似律准则。实验结果验证了理论分析所得结论的正确性。     

串联战斗部前级环形切割器的设计与试验

为验证在现有导弹战斗部前端加装环形聚能装药的可行性,采用数值模拟对环形切割器进行优化设计,通过靶场切割试验对毁伤效果进行初步检验.结果表明,优化设计的环形切割器对厚靶板切割效果显著;环形切割器在30°攻角下对40mm靶板具有很强的切割效果.该结论为新型串联战斗部的设计提供了参考.     

定向战斗部破片能量增益的数值模拟

利用有限元分析计算方法分别对爆炸网络控制定向战斗部和中心起爆战斗部装药驱动破片过程进行了研究,得到该过程的动画演示过程和各种相关数据。通过对数值模拟数据的处理,得到爆炸网络控制定向战斗部破片速度和数目的分布规律以及爆炸网络控制定向战斗部相对于中心起爆战斗部在增益区内的破片速度增益、数目增益和能量增益结果。     

钨合金破片撞击复合靶后装药的实验研究

利用杀伤战斗部所产生的高速钨合金破片撞击复合靶后装药(铸装H-6炸药),以期观测复合靶后装药是否产生爆燃现象。利用工业CT分析了钨合金破片对复合靶后装药的侵彻情况。结果表明,虽然钨合金破片具有了较高的速度,但在贯穿一定厚度复合靶时,其动能急剧下降并产生了破裂,这是未能起爆靶后装药的一个主要原因。