TNT、PBX和Hexel空中爆炸冲击波参数的实验研究

利用空中爆炸测试系统,对相同质量不同密度不同装药的TNT、PBX和Hexel进行了空中爆炸参数测试。比较了3种炸药在相同测点处的冲击波峰值超压和冲量的大小。研究了冲击波峰值超压和冲量与比例距离的关系。结果显示,TNT的冲击波峰值超压和冲量明显低于PBX和Hexel;在比例距离（1．8～4．9）m／kg^1/3。范围内,Hexel的冲击波峰值超压和冲量高于PBX。当比例距离为6．1m／kg^1/3时,Hexel的冲击波峰值超压和冲量与PBX相当。     

燃料空气炸药爆炸场参数的试验研究

进行了燃料空气炸药装置的静爆试验，获得了地面超压、作用时间及冲量的实测数据，分析得到了各自的拟合公式。研究结果表明，FAE爆炸场可划分为云雾区、边缘区和冲击波作用区，其中云雾区和边缘区是强毁伤区；在云雾区，超压和冲量波动平缓，保持高超压和大冲量特征，正压作用时间在1．18～1．27ms小幅波动；在云雾区外，超压和冲量呈衰减趋势，其中冲击波作用区较边缘区衰减缓慢，正压作用时间呈增长趋势，尤以边缘区增长更为迅速。     

炸药冲击波参数数值计算程序研制已取得成功

炸药冲击波参数包括冲击波到达时间、正压区持续作用时间、超压、反射超压、冲量和反射冲量六个参数。由于超压和冲量值是评定榴弹等武器杀伤破坏效应大小的重要判断依据,但这些参数目前尚不能完全直接测量。因此采用电子计算机技术预示上述诸参数,无论在理论上和实际上都是十分有意义的。目前国外已进行过广泛的研究,但国内的研究比较薄弱,而国外纯粹用一维拉格朗日流体动力学有限差分方法进行理论计算,所以比较复杂。国内大多数沿用空中爆炸经验公式进     

以黏土颗粒为惰性剂的低爆速乳化炸药爆炸性能及爆轰机理

以黏土颗粒为惰性添加剂制备出一种新型乳化炸药;采用探针法和铅柱压缩法分别测得该新型乳化炸药的爆速及猛度,并对黏土颗粒降低乳化炸药爆速的机理进行分析;通过水下爆炸试验测得不同配方的水下爆炸参数。结果表明,当黏土颗粒和玻璃微球质量分数分别在0~20%和5%~15%时,新型乳化炸药的爆速为2 815~4 420m/s,猛度为7.9~18.9mm;通过实验结果拟合得到新型乳化炸药爆速、猛度的经验公式分别为:D=4 923.1-9 930a-2 980b(m/s)、Δh=23.3-74a-20b(mm),其中,a、b分别为新型乳化炸药中玻璃微球和黏土颗粒的质量分数;水下爆炸实验结果表明,黏土颗粒含量对水下爆轰参数有着显著影响,当其质量分数达20%时,新型乳化炸药的峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能和总能量相比传统乳化炸药分别下降了33.34%、13.19%、67.67%、71.73%和70.96%。     

铝粉粒度对乳化炸药能量输出特性及热安定性的影响

为了研究铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸能量输出的影响,在相同乳化炸药中分别添加3种不同粒度的铝粉制得含铝乳化炸药。利用水下爆炸实验,获得冲击波压力时程曲线,经分析计算得到峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能、总能量等水下爆炸能量参数。并运用DSC-TG联用技术测试添加不同粒度铝粉的乳化炸药在不同升温速率下的热安定性。结果表明：铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸的能量有较大的影响,添加了中粒度（平均粒度为177.2 μm）铝粉的乳化炸药各能量参数均达到最大值,而3组样品的热安定性则随着铝粉粒度的减小而降低,活化能的最大降幅达3.7%。     

负压环境对炸药爆炸冲击波影响的实验研究

为了研究负压环境对炸药爆炸冲击波的影响,在自制可调真空度爆炸容器中进行负压爆炸实验,采用PCB压力传感器测量罐体轴线固定位置点的冲击波超压,分析了在0、-20、-40、-60、-80、-90、-99kPa等不同负压环境下罐体内测点爆炸冲击波反射超压时程曲线。结果表明,爆炸环境负压降低,测点一次、二次冲击波峰值超压随之降低,在-40kPa和-99kPa负压环境下超压降低显著;爆炸冲击波速度大小与传播介质密度相关,即环境负压越低,气体越稀薄,冲击波传播速度越快;爆炸冲击波速度随环境负压降低而升高,与超压降低强度无相关性;负压环境不改变容器内实验雷管爆炸的气体产物生成量;在近似真空环境中,爆炸冲击波主要以爆轰产物为传播介质,冲击波速度提高受限于爆轰产物运动速度,强度弱,衰减迅速。     

炸药冲击波参数数值计算程序研制已取得成功

炸药冲击波参数包括冲击波到达时间、正压区持续作用时间、超压、反射超压、冲量和反射冲量六个参数。由于超压和冲量值是评定榴弹等武器杀伤破坏效应大小的重要判断依据,但这些参数目前尚不能完全直接测量。因此采用电子计算机技术预示上述诸参数,无论在理论上和实际上都是十分有意义的。目前国外已进行过广泛的研究,但国内的研究比较薄弱,而国外纯粹用一维拉格朗日流     

铝粉粒度对乳化炸药能量输出特性及热安定性的影响

为了研究铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸能量输出的影响,在相同乳化炸药中分别添加3种不同粒度的铝粉制得含铝乳化炸药。利用水下爆炸实验,获得冲击波压力时程曲线,经分析计算得到峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能、总能量等水下爆炸能量参数。并运用DSC-TG联用技术测试添加不同粒度铝粉的乳化炸药在不同升温速率下的热安定性。结果表明:铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸的能量有较大的影响,添加了中粒度(平均粒度为177.2μm)铝粉的乳化炸药各能量参数均达到最大值,而3组样品的热安定性则随着铝粉粒度的减小而降低,活化能的最大降幅达3.7%。     

高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波特性

为了研究高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波传播特性,利用AUTODYN有限元软件,研究了不同海拔高度及其解耦对应的低温条件和低压条件对运动装药爆炸冲击波超压场的影响规律;建立了预测低温环境和低压环境下运动装药爆炸冲击波超压的理论计算模型,并通过试验数据和数值模拟进行了对比验证。结果表明,该计算模型可以有效预测不同低温、低压以及低温和低压耦合的高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波超压;海拔高度从0升至10000m,冲击波超压峰值平均减小35.6%,冲击波作用范围增加62.0%;随着环境温度降低,冲击波超压峰值平均增加0.43%,冲击波作用范围减小11.9%;随着环境压力降低,冲击波超压峰值平均减小36.4%,冲击波作用范围增加83.5%;不同海拔高度下装药运动速度引起的冲击波超压增大系数变化规律与解耦对应的低压条件影响规律基本相似;高海拔环境对运动装药爆炸冲击波的作用范围及超压的影响主要取决于低压条件,低温条件的影响程度较小。     

超压测试方法对炸药TNT当量计算结果的影响

用地面和空中冲击波超压测试系统测定了TNT和B炸药爆炸的马赫反射波超压和入射冲击波超压,计算得到不同测试条件下TNT爆炸冲击波超压的经验公式和B炸药的TNT当量。结果表明,马赫反射波超压大于入射冲击波超压,马赫反射波超压与入射冲击波超压比值随实验中对比距离的增加而增加。由马赫反射波超压和入射冲击波超压计算得到的B炸药TNT当量比分别为1.40和1.32。认为以空中入射冲击波超压测试结果计算得到的TNT当量更真实。     

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。     

炸药爆炸能量的水中测试与分析

介绍了炸药爆炸能量的水中测试方法,对TNT和3种新设计的含铝炸药进行了水中爆炸的实验研究,比较了各炸药的爆炸性能.结果表明,发现冲击波峰值超压、冲量和冲击波能流密度等参数较好地符合爆炸相似律,得到了新配方各参数的爆炸相似律系数.计算了炸药的冲击波能和气泡能,并提出了计算爆炸总能量的方法.把实验测得的炸药的总能量与KHTR程序计算的爆热进行对比,二者符合得较好,说明了KHTR程序可用.     

铝氧比对DNTF/AP/Al炸药水下能量输出结构的影响

通过水下爆炸实验测定了不同铝氧比炸药的水下爆炸参数和能量参数,分析了铝氧比对该炸药体系冲击波峰值压力、比冲击波能、比气泡能以及能量输出结构的影响,拟合了铝氧比与能量输出结构的关系。结果表明,随着铝氧比的增加,炸药的峰值超压逐渐减小,比冲击波能先增大后减小,铝氧比约为0.3时达最大,比气泡能和气泡脉动周期均一直增大;比冲击波能所占总能量的比例减小,比气泡能比例先增加后减小;控制铝氧比为0.6左右时,炸药的能量利用率最高。     

炸药空中与水中爆炸冲击波超压的换算关系

通过经验公式分析及模拟实验研究,对炸药装药空中与水中爆炸产生的冲击波超压换算关系进行了研究.结果表明,当比例距离r=R/W1/3的取值范围在1.5～2.5时,炸药装药空中与水中爆炸冲击波超压有定量的换算关系,并拟合出确定的换算公式.通过理论和经验数据分析,得出其他装药水中冲击波超压TNT当量的换算方法,冲击波参数TNT当量应根据炸药水中爆炸的冲击波能进行换算.通过对比证明,根据冲击波参数TNT当量修正后的经验公式计算结果精度可以满足工程设计使用.     

TNT爆炸的数值计算及其影响因素

应用LS-DYNA有限元程序建立了模拟TNT爆炸的数值计算模型并进行了空爆冲击波超压等数值计算。通过数值计算结果与经验公式和试验数据的对比分析,验证了计算模型和参数取值的可信性。基于数值计算结果,分析了炸药材料参数、TNT药量、单元网格密度、建模方式、空气域形状和炸药形状等参数变化对爆炸冲击波超压的影响。结果表明,与试验结果相比,数值计算结果可以作为爆炸冲击波超压的下限值,而Henrych公式、Sadovskyi公式和GB6722-2003公式给出的是超压的中位和下位值;炸药材料参数的取值、单元网格密度和炸药形状对数值模拟结果的影响与比例距离相关,比例距离小于2.0时,不能忽视其影响;冲击波超压会随TNT药量的增加而小幅度增加,但建模方式和空气域形状对数值计算结果的影响可以忽略不计。     

装药埋深对地表空气冲击波影响的试验研究

为研究土壤中装药埋深对地表空气冲击波传播规律的影响，开展了5kg TNT的触地爆炸试验以及埋深分别为0.108、0.228、0.85m的爆炸试验，获得了多个比例距离处的冲击波峰值压力、冲量以及正压作用时间数据，分析了埋深对冲击波传播特性的影响。结果表明，冲击波峰值压力和冲量随着埋深的增加而减小，随着爆距的增大而减小；触地爆炸比例距离为4的测点处其峰值压力是比例距离为1处的3.24%,埋深为0.108m的爆炸试验比例距离为4处的测点其峰值压力是比例距离为1处的25.02%;埋深为0.108m时，比例距离为1处的峰值压力和冲量分别是触地爆炸对应值的8.7%和20.4%;并对两种工况的正压作用时间进行了分析，触地爆炸的正压作用时间随爆心距增加呈指数增加，埋深为0.85m的爆炸试验其正压作用时间呈对数增加。通过对试验数据的进一步分析，建立了冲击波峰值压力、冲量与埋深、比例距离的工程计算模型，可用于浅埋爆炸时弹药威力评价与毁伤效能预估。     

炸高对爆炸超压的影响规律

对炸高影响爆炸超压的规律进行了理论分析和实验研究。提出了描述超压与对比炸高和对比距离两个变量的拟合公式。得到了最有利的起爆高度(对比炸高)与对比距离的关系。得出最佳炸高条件下冲击波超压随对比距离的衰减曲线,可近似为一条直线,该曲线上的冲击波超压高于其他条件的超压值。     

Al/AP对RDX基复合炸药水中爆炸参数的影响

以RDX为主炸药,通过添加不同含量的Al粉和AP制成6种RDX基复合炸药,采用水中爆炸实验研究,从冲击波参数和气泡参数等方面分析了Al粉和AP对复合炸药水中爆炸性能的影响。结果表明,主炸药含量不变时,随着Al与AP摩尔比的增大,冲击波峰值压力、时间常数、冲量和能流密度都逐渐减小,气泡周期、气泡能和最大气泡半径先增大后减小,当Al与AP的摩尔比为3.8左右时,达到最大值。     

TNT空中爆炸超压的相似律

利用高分辨率、高精度试压系统测定了静爆试验中不同装药量TNT的冲击波超压。依据试验数据,提出了描述冲击波超压峰值与比例距离关系的改良经验式,并与试验数据和文献值进行了对比分析。结果表明,系统的相对偏差小于5.3%,与文献数据相对偏差的平均值为5.61%,拟合的新公式可应用于战斗部爆炸威力评估和理论计算。     

聚脲涂覆钢板复合结构抗爆性能研究

为了研究聚脲涂覆钢板复合结构的抗爆性能，对其进行了不同涂层厚度和不同炸药量的爆炸加载试验。利用三维激光扫描仪对聚脲涂覆钢板复合结构试验前后的形貌进行扫描，得到复合结构的中心挠度变化特征；运用DH5960超动态应变仪对复合结构的应变以及冲击波超压特点进行分析，得到应变和冲击波比冲量随聚脲涂层厚度的变化规律。研究结果表明：在等厚度钢板、180 gTNT当量爆炸荷载下，聚脲涂层厚度在0～2.76 mm范围内增加时，挠度呈线性减小，应变峰值先增大后减小，靶后冲击波超压峰值先减小后增大，冲击波比冲量先增大后减小，并在涂层厚度为1.70 mm时达到最大值。因此选择合适的聚脲涂层厚度能有效提高复合结构的抗爆性能。