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.     

加热前后PBX-2炸药的撞击响应

为了研究炸药在加热前后撞击安全性能的变化,设计了热与撞击复合加载试验系统,并对Φ50 mm×50 mmPBX-2药柱进行了试验.试验中采用热电偶测量药柱不同位置温度的变化过程,通过高速摄像照片记录了点火反应过程,用冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,初步获得了加热前后PBX-2炸药的撞击响应特性.结果表明,加热后的P...     

缓慢热作用下PBX-9炸药的响应特性

为研究RDX基PBX-9炸药的热响应规律,分别采用1.5、3.0、4.5、8.0℃/min的升温速率对PBX-9炸药药柱进行了烤燃试验。用热电偶测试了药柱表面的温度变化,通过测量冲击波超压和收集试验弹残骸,分析了药柱的反应程度,获得了不同升温速率下的响应规律。结果表明,升温速率为1.5~8.0℃/min时,对PBX-9炸药的响应温度没有明显的影响,试验弹响应时药柱温度约为140~150℃,均为燃烧反应。烤燃过程中黏结剂的分解对PBX-9炸药响应特性影响较大,使其反应程度一致。采用FLUENT软件对该烤燃试验过程进行了数值模拟,得到PBX-9炸药反应的活化能和指前因子分别为184.2×103J/mol和7.24×1018s-1。     

TATB基和CL-20基PBX炸药爆轰波拐角性能的实验研究

为研究TATB基和CL-20基PBX爆轰波的拐角性能,采用蘑菇(Mushroom)试验计算了含95%TATB基(PBX-Ⅰ)、CL-20基(PBX-Ⅱ)及添加了铝粉的CL-20基(PBX-Ⅲ)炸药药柱在起爆直径10mm和6mm条件下的出射角、熄爆角及延迟时间,讨论了3种PBX炸药的爆轰传播特征和拐角性能。结果表明,起爆直径为10mm时,PBX-Ⅰ的出射角和熄爆角(22.7°和31.9°)明显小于PBX-Ⅱ的出射角和熄爆角(均为90°);起爆直径为10mm和6mm时,PBX-Ⅱ和PBX-Ⅲ的出射角和熄爆角均为90°,都能够传播为类似球形。对于CL-20基PBX,随着铝粉的加入和起爆直径的减小,其炸药半球均能够达到可靠传爆状态,具有较好的拐角性能。TATB基PBX炸药药柱的出射角和熄爆角均显著减小,表明TATB基PBX炸药药柱的拐角性能较差。3种PBX炸药的拐角性能优劣顺序为:PBX-ⅡPBX-ⅢPBX-Ⅰ。     

模拟破片撞击下PBX-2炸药的响应规律

为了研究炸药在不同速度破片撞击环境下的安全性能,设计了小弹丸撞击方式模拟破片作用,对PBX-2炸药进行了撞击试验。采用锰铜压力计测试样品中的压力变化,通过高速录像照片分析了点火反应过程,用冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,获得不同速度模拟破片撞击下炸药的响应规律。结果表明,模拟破片试验中PBX-2炸药反应程度明显高于枪击试验;建立的模拟破片撞击试验方法为评估炸药在异常环境下的安全性能提供了一种新的技术途径。     

微/纳米HMX粒度级配对TNT基熔铸炸药性能的影响

为了提高TNT/HMX熔铸炸药的装药质量,将HMX进行微/纳米粒度级配后应用于TNT基熔铸炸药中。分别采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和固体密度排水法研究了HMX微/纳米粒度级配对TNT/HMX(质量比为40∶60)熔铸炸药的微观结构与密度均一性的影响;测试了含不同HMX微/纳米粒度级配的TNT基熔铸炸药的抗压强度、抗拉强度、撞击感度、摩擦感度和爆速。结果表明,与采用单一粗颗粒HMX(d_(50)=100μm)所制备的TNT基熔铸炸药相比,当采用质量分数15%纳米级HMX(d_(50)=100nm)、15%微米级HMX(d_(50)=5μm)、70%粗颗粒HMX(d_(50)=100μm)时,制备的TNT基熔铸炸药药柱内部缺陷少,密度均一性好,抗压强度提高200%,抗拉强度提高128%,撞击感度降低45.5%,摩擦感度降低46%,爆速增加32m/s,表明综合性能得到明显提高。     

典型炸药药柱撞击感度的试验研究

为了研究炸药成型药柱和粉状炸药撞击感度的差异,利用炸药药柱撞击感度试验装置,对5~10g量级的3种炸药药柱(TNT、Tetryl和钝化RDX)进行了撞击感度试验,分析了炸药种类、药柱高度和药柱温度对炸药药柱撞击感度的影响。结果表明,炸药药柱和粉状炸药的撞击感度趋势基本一致,但炸药药柱的撞击能(E_0)明显大于粉状炸药,对于TNT、Tetryl和钝化RDX 3种炸药,炸药药柱的撞击能与粉状炸药的临界撞击能之比(E_0/E_(50))在2.6~4.9之间;随着药柱高度由10mm增至20mm,Tetryl药柱撞击感度下限(H_0)由40cm增至105cm;药柱的温度也对炸药撞击感度有显著的影响,随着药柱温度由-40℃升至70℃,JO-8药柱撞击感度下限(H_0)由30cm升至50cm;炸药药柱的撞击感度由炸药原材料、炸药药柱的物理与化学性质等多个因素决定。     

HMX颗粒特性对压装PBX苏珊感度的影响

采用苏珊试验测试了HMX基压装PBX炸药在低速撞击下的感度,研究了HMX的晶体品质、颗粒尺寸等对PBX撞击感度的影响。结果表明,HMX晶体品质的提高有利于提升PBX的反应阈值速度;在晶体品质相当的情况下,当HMX颗粒由20μm增大到105μm时,PBX的苏珊撞击响应的阈值速度由47m/s升至59m/s,而撞击响应的程度有一定下降。苏珊试验中存在一个临界撞靶速度(约100m/s),低于该速度,含高品质HMX的PBX反应程度小于含普通品质HMX的PBX;高于该速度,含高品质HMX的PBX反应程度则大于含普通品质HMX的PBX。     

RDX基PBX炸药在不同应力率下的撞击安全性

利用大型落锤和一级轻气炮加载装置对RDX基PBX炸药进行撞击加载实验,获取了不同应力率(0.314~9.83GPa/ms)下的力学响应特性及反应情况,探讨了应力率对该RDX基PBX炸药撞击安全性机理的影响。结果表明,随着应力率的增加,RDX基PBX炸药的撞击安全性降低;PBX炸药颗粒的变形速率随着应力率的增加而增大,热量无法被蜡状添加物在短时间内吸收,使得RDX颗粒温度迅速上升,这是RDX基PBX炸药撞击安全性下降的主要原因。     

TATB/HMX共晶炸药的制备及性能研究

采用溶剂/非溶剂法,在超声辅助的情况下,制备了TATB/HMX共晶炸药;探究了TATB/HMX共晶技术的影响因素;计算了TATB/HMX共晶炸药的理论密度和理论爆速;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描热量法(DSC)对其进行表征和热分析,并测试了其撞击感度。结果表明,制备TATB/HMX共晶的最佳工艺条件为:以[Emim]Ac/DMSO为复合溶剂,TATB和HMX投料比(摩尔比)为3∶7,温度为80℃,搅拌速率为500r/min;与原料相比,TATB/HMX共晶分子在结构上发生改变;TATB/HMX共晶炸药颗粒大小约为2μm,形貌为六边形晶体;共晶炸药的热安定性优于原料HMX,其特性落高比原料HMX高74cm,撞击感度明显降低;理论密度为1.891g/cm~3,理论爆速为8.758km/s,表明其爆炸性能良好。     

Numerical simulation of multi-layer flyer impact initiation of a certain PBX explosive

This paper addresses the problem of multi-layer flyer impact-induced initiation of a high-energy explosive PBX-1(based on 95 % TATB). The CREST reaction combustion model based on the time-step difference method is embedded in LS-DYNA, and the pressure history of PBX-1 in multiple impact initiation is numerically simulated. The strengths and weaknesses of the two models are analyzed by comparing the simulation results of the pressure-based IG model and the entropy-based CREST model in multiple impact initiation. The results show that the CREST model is significantly better than the IG model in the problem of multiple impact initiation of PBX-1, and it matches the experimental results better.     

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。     

PBX-9404和PBX-9502炸药拐角性能的数值模拟

借助于有限元动力学软件LS-DYNA,通过Mushroom试验模拟,研究了PBX-9404和PBX-9502的拐角性能.结果显示,在相同试验条件下,PBX-9502的出射角小于PBX-9404,PBx-9502具有明显的死区,表明PBx-9404的拐角性能优于PBx-9502.传爆药直径和炸药半球直径变化对表征炸药拐角...     

Shock Initiation of PBX-9404 by electrically driven flyer plates

The shock initiation threshold of PBX-9404 has been studied over the pressure range 3.1 GPa-28 GPa with pulse lengths ranging from 0.007 μs-0.63 μs. The short-duration, high pressure pulses were produced by the impact of thin plastic flyer plates accelerated by electrically exploded metal foils. We performed the experiments on explosive pellets 25.4 mm in diameter with thicknesses of 6.0 mm, 10.1 mm and 19.1 mm. No dependence of the initiation threshold on pellet thickness was observed. The data are represented reasonably well by either the critical initiation energy or by the constant P²τ initiation criteria.     

Shock Compression and Initiation of LX-10

LX-10 is a high energy density solid explosive consisting of 94.5% octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX) and 5.5% Viton A Binder pressed to 1.865 g/cm³ (98.4% of theoretical maximum density). In this paper the shock compression and initiation of chemical reaction in LX-10 by sustained shock pressures of 0.4 to 3 GPa are studied experimentally using embedded pressure and particle velocity gauges. The resulting pressure and particle velocity histories are evaluated theoretically using the ignition and growth reactive flow computer model of shock initiation and detonation. Manganin resistance and polyvinylidene fluoride (PVF₂) ferroelectric pressure gauges are both employed in the low pressure (0.4 – 0.7 GPa) shock compression experiments. Multiple manganin pressure and multiple electromagnetic foil particle velocity gauges measure the growth of reaction at various positions in LX-10 shocked to 1 – 3 GPa. The reactive flow modeling results imply that less than one percent of the LX-10 shocked to 0.4 – 0.7 GPa reacts in fifteen microseconds. For the higher pressure experiments, the ignition and growth model accurately calculates the pressure and/or particle velocity buildup in LX-10 as the reaction grows toward detonation. The LX-10 calculations are compared to those for the well-calibrated explosive PBX-9404, which contains 94% HMX and a reactive binder. Since it has the inert binder Viton A and better mechanical properties than PBX-9404, LX-10 is demonstrated to be significantly less reactive than PBX-9404 at these shock pressures. Therefore LX-10 is safer than PBX-9404 in many hazard and vulnerability scenarios to which solid explosives may be subjected.     

HMX/ANPZO共晶炸药的制备及表征

运用分子动力学方法,计算了1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮环杂辛烷(HMX)分子、2,6-二氨基-3,5-二硝基-吡嗪-1-氧(ANPZO)分子以及HMX/ANPZO共晶分子的分子间作用力、结合能和内聚能密度。通过气相扩散法制备了HMX/ANPZO共晶炸药,用红外光谱(IR)、差示扫描量热(DSC)和X射线衍射(XRD)表征了其结构,并测试了其机械感度。结果表明,HMX/ANPZO共晶分子间的相互作用力大于HMX分子间以及ANPZO分子间的相互作用力。与HMX和ANPZO相比,HMX/ANPZO共晶炸药的晶体结构和热分解特性变化较大,特性落高为59cm,与HMX相比提高了96.7%;理论爆速达9 060m/s。     

LLM-105/CL-20基高能钝感PBX的制备与性能表征

为满足含能材料高能钝感的要求,以CL-20为主体炸药,LLM-105为钝感剂,采用溶液水悬浮法制备了LLM-105质量分数分别为10%、20%、30%的3种LLM-105/CL-20基PBX。通过扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(PXRD)和差示扫描量热仪(DSC)对样品的形貌、晶体结构和热性能进行表征,并测试其机械感度;采用EXPLO5软件计算了其爆轰参数。结果表明,LLM-105/CL-20基PBX样品呈类球形,颗粒密实,粒径约为500μm;PBX中各组分的晶体结构未发生改变;3种配方的热安定性都较好,且随着钝感剂LLM-105含量的增加,LLM-105/CL-20基PBX的热爆炸临界温度呈递增趋势;与原料CL-20相比,3种LLM-105/CL-20基PBX的特性落高分别提高了25.88、33.68、37.18 cm,摩擦爆炸概率分别下降29%、38%、45%;LLM-105质量分数为10%的LLM-105/CL-20基PBX的特性落高与PBX-9501相当,而LLM-105质量分数为20%和30%的LLM-105/CL-20基PBX分别比PBX-9501高16.6%和25.12%;理论爆速分别高381.76、279.2、82.03 m/s。3种配方LLM-105/CL-20基PBX炸药的爆轰性能明显优于PBX-9501。