壳体参数对炸药快速烤燃响应的影响

对不同壳体直径与不同壳体约束的TNT与PBXN-109两种炸药进行了快速烤燃试验。试验结果显示:在固定壳体约束条件下,壳体直径对炸药烤燃响应无影响,炸药烤燃特性仅由炸药自身特性决定;不同壳体约束对炸药的烤燃响应有影响,随着壳体约束增强,炸药的快速烤燃等级增强;炸药的快速烤燃响应特性由炸药自身特性和壳体约束决定。     

DNAN炸药烤燃特征

熔铸炸药在烤燃过程中会发生炸药熔化,影响炸药热反应过程。本文采用烤燃弹法,对熔铸载体炸药2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)进行了烤燃实验,测量了炸药中心温度变化,分析了炸药熔化和反应情况。建立了熔铸炸药热反应计算模型。采用焓-孔隙率方法,计算分析了炸药熔化过程。考虑了炸药自热反应、热传导、熔化后的对流传热和空气的辐射传热。对炸药烤燃实验进行了数值模拟计算。通过与实验结果的比较,验证了计算的正确性。确定了DNAN炸药的活化能和指前因子分别为172 kJ·mol~(-1)和1.20×1011s~(-1)。计算分析了3.3 K·h~(-1)、0.3 K·min~(-1)、1.0 K·min~(-1)、3.0 K·min~(-1)、10 K·min~(-1)和60 K·min~(-1)六种不同加热速率下DNAN炸药的烤燃特征。在慢速烤燃下炸药完全熔化后才点火,而相对快速烤燃下炸药边缘点火,这时炸药内部还未完全熔化。得到了点火时刻的温度分布和液相分数分布。结果表明,在熔铸炸药烤燃中,加热速率对炸药点火前的状态影响很大,从而会影响炸药反应的激烈程度。     

高效隔热材料在战斗部中的热防护性能研究

为提高超声速武器的热防护性能,设计一种高效隔热材料。通过快速烤燃对比试验分析高效隔热材料对 战斗部热防护性能的影响。加入高效隔热材料后,试验件内部的升温速率可大幅度降低;炸药受热后的开始反应时 间从58 s 延长到16 min 2 s,降低了炸药的反应类型。结果表明：该研究应用于超声速武器战斗部中,可显著提高战 斗部的防热安全性。     

烤燃弹热点火的LS-DYNA数值模拟研究

为了提高弹箭武器的可靠性,必须对其在一定热条件下的安全性进行评估。文中针对研究含能材料热安定性的烤燃试验,建立了烤燃弹的数值计算模型,利用LS-DYNA3D有限元程序中的热力耦合分析功能对烤燃弹在不同升温速率下的内部传热及炸药和壳体热膨胀的准静态过程进行了数值模拟,得到了炸药的点火时间、点火温度、点火位置以及炸药点火前壳体及炸药热膨胀的幅度、烤燃弹中的压力分布、等效应力及等效应变云图。结果表明,随着升温速率的提高,炸药的点火时间是逐渐缩短的,点火时壳体的温度是逐渐上升的;炸药的点火位置同时也是点火前装置中压力的最高点,装置中等效应力和等效应变的最大值出现在炸药中,与壳体相邻的圆柱环形区域。     

壳体厚度对TNT炸药快速烤燃响应的影响

采用自行设计的快速烤燃试验方法,测试厚度为2,4,6 mm梯恩梯(TNT)装药壳体的响应状态,结合TNT的高压差示扫描量热(PDSC)分解特性,研究了厚度对炸药装药响应的影响.结果表明:在快速烤燃试验条件下,壳体厚度由2-6 mm变化时,TNT炸药均为爆炸反应等级;壳体厚度变化对TNT炸药响应等级没有显著影响,但炸药装...     

2,4-二硝基苯甲醚基熔铸炸药慢速烤燃过程传热特征分析

为探究2,4-二硝基苯甲醚基熔铸炸药慢速烤燃过程的内部传热特征,设计了3组试验装置并进行烤燃试验。通过试验获得了炸药内部各测点在1 K/min热刺激下的温度变化曲线,其相变温度为73 ℃,响应温度为205 ℃,响应后均表现为不完全燃烧反应;结合响应结果判断出点火点位于弹体上部;系统地描述了炸药从固相到液相再到响应的内部温度变化过程。通过数值模拟观察了炸药相变的整个过程,对炸药受热时内部温度场变化进一步分析后发现：固相时炸药内部温度场为同心类椭圆状分布,液相时内部温度场为类层状分布;炸药相变后内部存在自然对流,对流是影响炸药点火点位置分布的主要因素。     

一维慢速烤燃模型点火点位置及其温度的理论计算

为理论分析凝聚炸药慢速烤燃过程，及为烤燃研究奠定理论基础，根据炸药的热传导理论方程，利用叠加原理和分离变量法，将炸药非反应性热传导项与自热反应热传导项拆分，推导得到凝聚炸药一维慢速烤燃模型的温度分布解析解。计算并分析自热反应温度最高值所在位置随加热时间的变化规律以及自热反应温度最高值及温度梯度随厚度的变化规律。根据慢烤试验结果，对温度沿轴向的分布情况进行验证；利用数值计算方法对药柱烤燃的点火点位置、点火温度及时间进行验证。研究结果表明：理论确定的点火点位置与试验测量的点火点位置相符，理论确定的计算结果与数值计算结果吻合；对于一维RDX炸药，自热反应最高温度所在位置的变化从始至点火不足2%,即炸药自热反应的最高温度所在位置在烤燃过程中几乎不变；且当炸药厚度达到0.3 m后，随着炸药厚度的增加，点火点位置至边界的距离趋于恒定值0.015 m,炸药内部温度梯度相似。     

装药密度对钝化黑索今慢速烤燃特性的影响

为了提高传爆药在武器弹药系统中的安全性,利用自行设计的慢速烤燃装置,测定了钝化黑索今在不同装药密度下的慢速烤燃特性.实验结果表明:在慢速升温条件下,烤燃温度由主体炸药RDX的分解温度决定,并随着装药密度的减小,空隙率的增大,传爆药发生反应的剧烈程度增加.在装药密度为最大理论密度的80%～90%之间时,80%的烤爆输出能量最大.因此提高装药密度有利于降低传爆药的热易损性能.     

不同升温速率下炸药烤燃模拟计算分析

为了研究不同升温速率条件下炸药热反应规律,建立了炸药烤燃模型,利用计算流体力学软件,对固黑铝炸药(GHL)在不同升温速率下的烤燃过程进行了数值模拟计算.采用Arrhenius定律描述炸药自热反应,根据在1 K·min-1升温速率下固黑铝炸药烤燃实验测量的温度-时间曲线,确定了固黑铝炸药的活化能和指前因子分别为180.2 kJ·mol-1和2.1674 s-1; 分别对3.3 K·h-1,1 K·min-1,3 K·min-1和10 K·min-1四种不同升温速率下固黑铝炸药烤燃过程进行了数值模拟计算分析.结果表明,升温速率对炸药点火时间和点火位置有很大影响.升温速率增大,炸药点火时间缩短,点火位置从炸药内部移向炸药边缘.升温速率对炸药点火温度影响很小,但慢速烤燃下炸药点火时的环境温度比快速烤燃低.     

某型高能固体火箭发动机烤燃性能研究

为研究某型高能固体发动机的热安全性,建立了发动机在火烧环境下的有限元计算模型,数值模拟了发动机及装药在不同烤燃工况下的温度分布和爆炸延迟期。研究表明,大型发动机烤燃特性与小型发动机呈现相同规律,热扩散速率在快速烤燃工况下较大,温度梯度在慢速烤燃工况下较大,烤燃速率对推进剂起始反应位置有一定影响。发动机尺寸和快烤环境温度对其热安全性影响较大,发动机尺寸减小和温度升高均导致推进剂点火延迟时间明显降低。