三元混合燃料一次引爆实验研究

基于离散爆轰思想,进行了小药量无约束空间三元混合燃料的一次引爆实验。实验结果表明,铝粉、环氧丙烷和TNT混合燃料的一次引爆过程可分为四个阶段,随距离的增加,其爆炸场超压呈增长一衰减的规律,且具有非常相似的压力场分布。铝粉、TNT混合燃料和TNT药包的爆炸场超压均随距离的增加而降低,但与等质量TNT药包炸药相比,前者的远场爆炸超压要高。铝粉、环氧丙烷和TNT混合燃料形成的云雾爆炸正压持续作用时间达10ms量级,比TNT药包爆炸的正压持续作用时间约高出100倍。     

云雾爆炸场的工程计算

根据爆轰波和冲击波理论对国内外资料和野外试验结果做了分析，并且把云雾爆炸场划分成云雾区、云雾区界面和冲击波区。相应的爆炸超压和比冲量按有关的公式计算，其结果与实验测定值较接近。     

燃料空气炸药冲击波超压反演研究

基于燃料空气炸药(FAE)冲击波超压衰减特征，获得FAE燃料等效TNT当量和冲击波超压衰减指数；用能量方法反演研究FAE燃料中可燃元素组元的完全反应程度，以及FAE燃料中金属燃料组元可能的反应模式，为FAE燃料设计提供新的研究方法。     

燃料空气炸药爆轰产物JWL状态方程参数计算

炸药爆轰产物的Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程参数一般由圆筒试验确定,但圆筒试验并不适用于宏观上呈云雾状态的燃料空气炸药(FAE)。为确定FAE爆轰产物的JWL状态方程参数,基于外场FAE爆轰试验数据,引入反向传播神经网络联合遗传算法(BPNN-GA),建立适用于FAE的状态方程参数计算方法,并与单爆源和多爆源的外场试验结果对比。研究结果表明：引入BPNN-GA可以简化状态方程参数优化过程,提高了寻优速度和精度;基于FAE爆轰产物JWL状态方程参数,建立单爆源与多爆源的FAE云雾爆轰模型,数值仿真所得的冲击波轮廓与实际爆轰冲击波形貌一致,单爆源与多爆源50 m测点处地面峰值超压仿真值与试验值的最大偏差分别为9.0%和11.1%.     

爆炸抛撒方式对FAE云雾爆轰特性及威力影响的实验研究

为探讨中心药管和径向药管爆炸抛撒对FAE爆轰特性及威力影响,通过高速录像、压电传感器和红外热像仪记录FAE静爆实验。获得两发50kg PO、1.5kg抛撒装药、两种爆炸抛撒作用下的云雾扩散、火球温度、冲击波超压数据。结果表明,采用中心药管和径向药管爆炸抛撒形成的云雾覆盖面积和起爆形态相差不大;后者在云雾和破片均匀性方面优于前者,火球温度比前者增益约12%,冲击波超压比前者增益约20%~35%。     

非对称起爆云雾爆轰威力场分布特性研究

为获取起爆方式对云雾爆轰威力场的影响,采用TNT装药对抛撒云团进行了非对称单点起爆,通过高速摄影仪及压力传感器获取了云雾爆轰过程及不同距离、方向的超压值,分析了云雾爆轰波传播特性及超压随距离、方向的变化规律.结果表明,采用非对称偏心起爆时,云雾场内超压分布呈现明显的不均匀性,部分区域存在冲击波叠加效应,而随着距离的增大,超压分布逐渐趋于均匀,起爆方式对云雾爆轰威力场的影响主要体现在近场区域.     

高能液固混合燃料配方优化及毁伤分析

为筛选优化高能燃料空气炸药（FAE）的配方组分,以石油醚、环氧丙烷和乙醚作为液体燃料,硝酸异丙酯和硝基甲烷作为液体敏化剂,金属铝粉作为固体组分,通过EXPLO5计算软件比较了不同配比FAE的爆炸压力和爆炸温度,并在无约束条件下进行了液体和液固FAE配方的云雾爆轰实验,对爆炸场、温度场等参数进行了毁伤效果分析,并量化评估了各体系的热毁伤、超压毁伤的效果。结果表明,石油醚、环氧丙烷与硝酸异丙酯混合的混合液体FAE,在石油醚质量占比55%～70%条件下,爆轰性能上表现较优。液固混合FAE中液固比例为1∶1条件下具有较良好的爆轰性能,并在无约束云雾分散实验中表现出最佳的云雾分散状态。两种体系的FAE配方在1 kg的二次起爆药量下云雾爆轰可以稳定反应,能达到爆轰状态,且在毁伤能力均具有较优效果。     

非对称云雾爆炸超压场数值模拟

针对非对称云雾爆炸超压场的分布特性问题,利用LS-DYNA程序对非对称云雾爆炸超压过程进行数值模拟。将数值模拟超压值与空投试验超压结果进行对比,得到了0°、90°和180°共3个方 向的峰值超压随距离的变化规律以及不同云雾倾角对超压场分布的影响。研究结果表明：非对称云雾与地面存在一定的倾斜角度,在起爆后地面冲击波轨迹呈现倾斜的椭球形,且各个方向上的超压衰减特性不同,在0°方向冲击波峰值超压较大,且衰减速率最大,在180°方向冲击波峰值超压较低,且衰减速率较小;当云雾倾角由0°增加到8.27°时,传播距离在13~30 m范围内的0°方向上,峰值超压平均提高了7%,在90°方向上,超压值基本无变化,而在180°方向上,峰值超压平均降低了8%,因此增加云雾倾角使得峰值超压强度降低。     

非圆截面云雾爆炸超压场数值模拟

为研究非圆截面云雾爆炸超压场的分布特性,用LS-DYNA程序对云雾爆炸超压过程进行了数值模拟,将数值模拟超压值与试验超压结果进行了对比,得到了0°、90°、135°和180°共4个方向的峰值超压随距离的变化规律,以及不同起爆高度对超压场分布的影响。结果表明,试验中起爆云雾呈椭球形爆轰火球。4个方向在距离爆炸中心5 m处的峰值超压为2.9~5.2 MPa。在距离爆炸中心5~50 m范围内,地面冲击波轨迹呈椭圆形。冲击波在90°方向的传播速率最小。当起爆高度由0.5 m增加至2.5 m时,5~15 m范围内的地面峰值超压平均提高了8%。     

燃料-空气炸药战斗部威力评价方法研究

在对几种燃料空气炸药(FAE)战斗部威力评价方法进行分析后,本文提出进行现场TNT爆炸标定实验来确定TNT爆炸冲击波压力场的计算公式.并由此公式来评价FAE的爆炸威力和比威力.研究表明,用现场TNT标定公式要比用TNT经验公式评价FAE战斗部要可信的多,且该方法具有普适性.     

水雾对舱内装药爆炸载荷的耗散效能试验研究

为了分析水雾对舰船舱内爆炸冲击波的耗散与衰减作用,通过舱内装药爆炸试验研究方法,在有限空间爆炸舱中心设置爆源,测量并对比在有无喷雾工况下舱内典型位置的壁压和准静态压力。结果表明：在水雾抑爆的舱内爆炸试验中,水雾对舱内爆炸载荷的准静态压力和超压峰值削弱作用明显,其中27.5 g梯恩梯爆炸角隅位置的初始冲击波超压衰减率为26.47%,二次反射冲击波波峰值衰减率达到27.27%,准静态压力衰减率达到31.82%;喷雾液滴分布特性相同情况下,随着装药量增加,水雾对冲击波和准静态压力的衰减效果不断降低。     

高架桥下通道内爆炸灾害荷载数值模拟分析

为了掌握爆炸灾害中爆炸冲击波作用于建筑上的荷载特性,应用非线性显式有限元软件LS-DYNA建立了高架桥下通道内的爆炸数值模型;分析了网格划分方法对超压荷载计算结果的影响;得出了刚性地面上不同炸药当量、不同爆距下,通道外建筑迎爆面上荷载的变化规律,为建筑物的抗爆炸灾害预警、设计和加固等实际工程提供参考。     

FAE战斗部爆炸威力评价方法的分析

在对 FAE的爆炸威力评价方法分析和应用的基本上 ,提出对 FAE战斗部爆炸威力评价的观点 :超压 -冲量毁伤准则是毁伤威力普遍适用的评价依据 ,但在国内外目前冲量测试误差较大的情况下 ,用一定条件下的超压 TNT当量评价 FAE战斗部威力 ,实际证明是可靠和实用的方法 .     

含双芳-3发射药的灌注炸药爆轰性能

采用灌注成型工艺,将含敏化剂的含能灌注液填充于废弃的双芳-3发射药颗粒的空隙中,制备出灌注炸药。通过见证板试验、高速摄影、空中爆炸及水下爆炸试验分别研究了其爆轰性能、冲击波超压及能量输出特性。结果表明,采用灌注工艺,可制备性能优良的灌注炸药;随着敏化剂含量的增加,炸药的爆轰感度显著提高,但其爆速、冲击波超压及水下爆炸能量输出变化较小;该炸药的密度可达1.52 g·cm-3,爆速6600 m·s-1(Φ60 mm),比例距离为1.65～4.50 m·kg-1/3时TNT当量系数略大于1,比冲击波能及总能量分别为1.57,4.16 MJ·kg-1,高于常用的工业炸药,略低于TNT。     

红外热成像技术在云团爆炸测温中的应用

利用红外热成像技术研究了具有云团爆炸性质的燃料空气炸药(FAE)的爆炸温度场.实验测试了两发液体FAE和一发固体FAE试验弹的爆炸温度参数,得到了爆炸火球温度的时空分布,并根据火球温度分布分析了燃料的抛撒情况.结果表明,在装药量相同的情况下,固体FAE和液体FAE的爆炸火球表面温度分别比TNT高22.3%和6.2%,1000℃以上高温持续时间是TNT的1.95和1.23倍;液体燃料爆炸形成的火球覆盖面积比固体云爆剂大;预制刻槽的薄壁弹体更利于燃料的抛撒和分散.     

基于爆炸冲击波的头盔防护性能

针对爆炸冲击波致脑损伤的防护问题,开展基于爆炸冲击波的头盔防护性能研究,结合壁面压力传感器和颅脑模拟靶标,形成不同头盔结构和头盔内不同位置的冲击波防护试验测试方法,获取模拟靶标前额、颅顶和颅后的压力-时间变化曲线,分析爆炸冲击波在有/无防护条件下的颅脑表面传播规律。试验结果表明：头盔均能有效削弱冲击波超压,前额超压峰值可从无防护的352.57 kPa削弱至戴QGF-03式头盔的151.31 kPa,戴上全盔后则可削弱至11.36 kPa;冲击波在有防护的颅脑靶标传播过程中易发生绕射和叠加汇聚效应,与无防护相比,QGF-03式头盔内颅后超压提高了50%~100%,FAST头盔内颅后超压提高了9%,盔内压力作用时间显著增长,其中防护面罩可以大幅削弱爆炸冲击波对头部的作用,对前额和面部冲击波超压的削弱可达75%;全盔防护效果最好,能在前额、颅顶和颅后三处分别削弱90%、87%、80%超压峰值,密闭性对冲击波防护具有积极作用。     

炮口冲击波的生物效应研究

初步探讨了炮口冲击波的超压场分布和生物效应 .实验结果表明炮口冲击波有二次激波形成 ,超压峰值以炮口前方 1 m附近最高 ;而炮尾处仅有一次激波形成 ,超压峰值较低 .生物效应主要为听器、肺、上呼吸道损伤 ,有时伴有胃肠道损伤 ,损伤程度与炮口冲击波超压明显有关 .二次焰可引起动物潦毛 .该结果为冲击波损伤的量效关系积累了基础数据 ,对火炮设计有一定的指导意义 .     

钢筋混凝土端面重墙结构的抗爆性能规律

为研究钢筋混凝土端面重墙结构在爆炸冲击波下的抗爆性能,依据最大TNT当量为300 kg的现场试验,对D1、D2、D33种不同构型端面重墙的损伤破坏规律进行数值模拟研究.基于LS-DYNA有限元分析软件,建立流体和固体耦合数值模型,计算得到3种重墙房屋结构在爆炸冲击波作用下的破坏形态,并利用试验结果校正模型参数.进一步利...     

水下爆炸冲击波对圆柱形壳体结构叠加效应的数值模拟

为研究水下多点起爆冲击波的叠加效应,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件的流固耦合算法,首先将固支方板在水下爆炸载荷作用下的数值模拟与试验数据进行对比,将水中爆炸冲击波的超压计算值与理论值进行对比,证明了流固耦合算法的设置及相关材料参数的选取是合理的。在此基础上,针对鱼雷模拟器,进行了同一当量下单装药和四装药起爆下的系列数值运算,初步分析时差对叠加效应的影响。结果表明:当TNT当量一定时,冲击波超压值随炸距和模拟器直径的增加呈指数形式衰减; 炸距越远,模拟器直径越小,冲击波的叠加效应越强; 对于1.63 g TNT,认为多装药同时起爆的时间间隔最大不超过11 μs。给出了超压放大倍数与模拟器直径和炸距间的关系式。研究结果为大口径弹水下爆炸冲击合成毁伤鱼雷提供了理论指导。