HNS-Ⅳ炸药一维冲击起爆判据的研究

为了探究p-τ判据、James判据和Π-τ判据对六硝基茋(HNS-Ⅳ)炸药一维冲击起爆判据的适用性,以及利用飞片冲击起爆模型研究HNS-Ⅳ一维冲击起爆的可行性,结合已报道实验数据对三种判据进行了拟合,得到了最佳判据方程。通过AUTODYN软件模拟了不同厚度聚酰亚胺飞片对HNS-Ⅳ速度阈值的影响,基于模拟结果进行判据曲线的拟合,探究了利用飞片冲击起爆模型研究HNS-Ⅳ一维冲击起爆的可行性。模拟结果表明,速度阈值的模拟结果与实验结果存在偏差,这是由飞片驱动过程中形态和厚度变化所引起。拟合结果中p-τ判据、James判据和Π-τ判据的R2分别为0.9813,0.8715和0.9940,其中Π-τ判据拟合效果最佳,模拟结果与文献结果一致。根据Π-τ判据,文献数据和模拟数据得到的最佳判据方程分别为Π=0.156+0.013/τ和Π=0.175+0.012/τ,二者曲线基本重合,说明通过数值模拟研究HNS-Ⅳ一维冲击起爆是可行的。     

超细HNS-Ⅳ炸药的窄脉冲起爆判据研究

为获得超细HNS-Ⅳ炸药的窄脉冲起爆判据,分析了冲击片起爆判据的计算过程,通过拟合冲击片起爆超细HNS-Ⅳ炸药的试验数据,得到了装药密度为1.57g/cm3的超细HNS-Ⅳ炸药的窄脉冲经验起爆判据,用其计算的冲击片起爆阈值电压与感度试验结果基本符合.     

RDX驱动台阶式飞片的速度试验研究

为提高RDX驱动台阶式飞片的可靠性,基于光子多普勒测速技术(Photonic Doppler Velocimetry,PDV)搭建了激光点火RDX驱动台阶式钛合金飞片的速度测试系统,试验研究了RDX装药量、飞片剪切厚度及飞片厚度对飞片速度的影响。结果表明：当装药量从40 mg增加至85 mg,飞片峰值速度由494.46 m·s^-1线性增加至591.86 m·s^-1;当飞片剪切厚度从0.2 mm增加至0.8 mm,飞片峰值速度由508.98 m·s^-1线性增加至557.53 m·s^-1;当飞片厚度从1.0 mm增加至2.5 mm,飞片峰值速度由561.32 m·s^-1指数衰减至397.34 m·s^-1,同时飞片动能由1.347J线性增加至1.688 J。因此,通过增加RDX装药量、飞片剪切厚度或飞片厚度可以提高RDX驱动飞片冲击起爆的可靠性。     

多点起爆驱动飞片的数值模拟研究

为了给高速大尺寸加载装置设计提供参考,基于流固耦合算法对炸药驱动飞片的过程进行了数值模拟,分析了不同起爆网络和装药高度对飞片平面范围和速度的影响。结果表明：保持装药高度相同,飞片平面范围主要受起爆网络排布的影响,三角形点阵网络作用下的飞片平面范围优于四边形点阵网络;各多点起爆网络作用下飞片的速度无明显区别,但相对于单点起爆均有明显提升,85mm装药高度27点起爆网络作用下飞片速度提升24.6%;保持起爆网络相同,飞片平面范围随装药高度增加而减小,飞片速度随装药高度增加而增加。     

激光驱动飞片飞行特征研究进展

激光驱动飞片是高效的冲击加载方法,作为激光起爆炸药的一种方式,具有本质安全性。激光驱动飞片起爆炸药的可靠度与飞片的飞行特性密切相关,飞片的飞行速度和表观形貌(平面度和完整性)是成功起爆的两个重要参数。因此,从飞片的飞行特性的表征手段与影响因素两方面出发,综述了激光驱动飞片技术的研究进展。针对单层飞片,介绍了观测、表征和接收方法,分析讨论了飞片性能影响因素作用规律的近年研究成果,梳理归纳了现有研究中存在的不足,指出了今后的发展方向,包括激光驱动飞片飞行过程的系统物理模型和激光驱动飞片的平面度和完整性定量参数。     

BNCP驱动飞片实验测试及数值模拟

为了研究BNCP驱动飞片的能力,采用光纤位移干涉仪(DISAR)对其速度进行了测试,获得了速度成长曲线.测试结果显示:当BNCP在1.645g/cm3和1.623 g/cm3密度下驱动0.1 mm厚的钛飞片时,飞片速度分别可达3400m/s和3 300m/s左右.同时,通过VLW状态方程程序计算了BNCP的等熵膨胀数据,拟合出其JWL状态方程参数.将JWL状态方程参数运用于软件LS-DYNA中,对BNCP驱动飞片进行数值模拟.结果显示数值模拟与实验曲线基本一致.     

加速膛对激光驱动飞片速度及形貌的影响规律

为揭示加速膛对激光驱动飞片速度及形貌的影响规律,采用光子多普勒测速(PDV)技术、阴影成像技术和显微分析方法研究了厚度20μm单层Al飞片在不同加速膛孔径和长度下的速度和形貌演化历程。结果表明,加速膛孔径与Al飞片被激光烧蚀的孔径大小相当时,即孔径在800μm时飞片可获得3100 m·s^-1的最大速度;加速膛孔径大于800μm时对飞片无法起到有效约束作用,飞片速度有所下降,其中加速膛孔径为1500μm时飞片速度最小,为2700 m·s^-1;加速膛孔径为600μm小于激光烧蚀孔径时,造成周围部分能量的浪费,飞片速度也偏低,为2900 m·s^-1。固定加速膛孔径为1000μm,长度在200~700μm时,飞片速度随加速膛长度增加而明显降低,并且Al飞片在飞出加速膛后均破裂成碎片状并迅速向周围扩散,无法保持完整,飞片碎片总体向外扩散速度随加速膛长度的增加而降低,与PDV获得的飞片速度规律基本一致。     

飞片材料经加速老化后对飞片速度的影响研究

为了掌握经长期贮存后的飞片材料在初始起爆条件下的飞片速度是否会发生显著性退化,采用光子多普勒测速仪对经71℃加速老化不同时间后的聚酰亚胺飞片材料形成飞片的速度迚行了测试。结果表明,针对不同时间加速老化后的聚酰亚胺飞片材料,在相同起爆条件下由其形成飞片的最大速度及飞片出炮筒时的速度均无显著性变化,且在一定炮筒厚度下,飞片出炮筒的速度没有达到最大值。     

基于激光驱动的复合飞片参数与性能

在激光驱动飞片技术中,复合飞片的使用可提高对激光的能量利用率,从而获得更高的速度。为进一步研究复合飞片各层参数对激光驱动飞片速度的影响,采用Ti、C、Al2O3、Al等材料制备了不同参数的复合飞片,利用小型掺钕钇铝石榴石晶体ND:YAG固体激光器在200~300 mJ能量下进行了驱动飞片试验,并通过光子多普勒测速仪(PDV)对飞片速度进行了测试。结果表明,在厚度控制合理的情况下,增加了吸收层(0.15μm,Ti)的复合飞片最大速度较单层飞片提高了约110%,同时增加了烧蚀层(0.3μm,Al)和隔热层(1.0μm,Al2O3)的复合飞片最大速度较单层飞片提高了约41%,并对复合飞片的能量利用率及加速距离进行了分析,表明激光驱动复合飞片在0.02μs左右可达到最大速度的90%,在0.08μs左右可达到最大速度。     

HNS-Ⅳ为基的传爆药配方设计及性能研究

选择氟聚物BF作为粘结剂,开展了HNS-Ⅳ为基的传爆药配方设计研究,测试了配方的热安定性、内相容性和热感度.依据GJB 2178-1994对该配方进行了安全性鉴定试验.结果表明:该配方有着优异的热安定性和安全性,可用于直列式传爆序列装药.     

一种小型炸药驱动飞片装置的试验与数值模拟研究

设计了一种速度可调的小型炸药驱动飞片装置,进行了不同密度的PETN炸药驱动飞片实验,利用VISAR激光速度干涉仪测量了飞片速度历程;采用VLW状态方程计算了PETN炸药不同密度的JWL状态方程,得到了JWL状态方程参数,进而通过显式动力学有限元程序Ansys/Ls-dyna模拟计算出飞片速度,其结果与试验结果基本吻合,验证了通过数值模拟计算飞片起爆速度的可行性;得到了飞片起爆速度与炸药密度的关系,飞片起爆速度可在2660～3150m.s-1之间调节,对应压力范围为54～86GPa。     

爆炸箔加速飞片的数值模拟

用3种方法对电爆炸箔加速飞片进行了数值模拟研究,并与实测速度了比较,为优化设计爆炸箔起爆器提供了理论依据。     

钝感HNS-IV 炸药飞片冲击起爆数值仿真

为获得HNS-IV在飞片冲击下的窄脉冲宽度的起爆特性,使用Lee-Tarver点火增长模型和有限元分析软件,对不同直径、厚度的聚酰亚胺飞片撞击HNS-IV炸药过程进行数值模拟.按照试验装置的设计方案,建立数值模拟模型,对不同直径、厚度飞片冲击起爆HNS-IV炸药的机理及影响规律进行分析.仿真结果表明:在飞片厚度一定的条件下,飞片直径增大相应的引爆阈值压力和引爆阈值速度减小;在飞片直径一定的条件下,随着飞片厚度的增加,炸药的引爆阈值压力和引爆阈值速度减小;随着炸药密度的降低,炸药阈值引爆的飞片速度也随之减小.对于HNS-IV炸药,计算所得引爆阈值压力和脉冲持续时间经拟合后所得曲线满足constnpτ=的判据,确定其临界起爆能量.     

微型飞片雷管的炸药冲击起爆

本文介绍的是用爆炸箔起爆器(EFI)，又称微型飞片雷管，对低密度猛炸药如PETN的冲击爆轰传递(STD)EFI用200nF的电容器形成，电容器可以充电至3．5kV，这个电压可使铜桥爆炸。金属等离子体的膨胀可以使厚度为25岬的Kapton飞片以大约4mm/μs的速度加速。以作用时间为函数的电流的理论和实验评估与Kapton飞片飞行时间的直接测算有关，为计算飞片系统对炸药的最佳起爆和速度创造了条件。用以与电子条纹高速摄影机连接的64光学纤维带(每根纤维的直径为250μm)为基础的光学方法对9mm长、6．5mm直径的炸药样品的STD过程定了性。所获得的结果，(z，t)曲线图和2ns瞬时分辨率，为爆轰速度，爆轰波(DW)阵面曲线和惰性层中DW产生的冲击波(SW)压力的评估创造了条件。用这种高瞬时空间分辨率方法(high temporal-spatial resolution method)可能鉴别DW传播中的速度脉动。这种结果还显示了飞片速度、起始密度对STD过程和DW速度值的影响。     

微尺寸叠氮化铅驱动飞片重要结构参数与飞片速度和能量的关系

为获得微尺寸叠氮化铅驱动飞片的重要结构参数与飞片速度和能量的关系,进行微装药驱动飞片的仿真研究.根据叠氮化铅的爆速与密度关系,拟合出基于 γ 律方程的叠氮化铅Jones-Wilkins-Lee状态方程参数;利用有限元分析软件AUTODYN建立叠氮化铅驱动飞片的仿真模型,并使用光子多普勒测速系统测得飞片速度-位移关系曲线...     

PDV方法测量电爆炸驱动小飞片速度

为优化爆炸箔起爆器性能,采用光子多普勒速度测量技术(PDV)获得了电爆炸驱动小飞片的速度历程。设计了一种电爆炸驱动小飞片测试装置,可以产生Φ0.35 mm×25μm尺寸的小飞片,试验中未对飞片进行任何处理。对两发电爆炸驱动小飞片进行了PDV测速试验,获得了小飞片的速度历程,测得的有效时长约为160 ns。两发飞片的最大速度分别为4520 m·s-1和4330 m·s-1,速度差约为4%,一致性较好。飞片速度剖面有明显拐点。在拐点之前速度上升较快,在60 ns(0.1 mm位移)内达到了最终速度的75%。在拐点之后,速度上升相对变缓,在100 ns内完成了剩余25%速度的增加。     

高压短脉冲作用下HNS-Ⅳ型炸药的全发火冲击起爆判据

为了确定Hexanitrostilbene-Ⅳ(HNS-Ⅳ)炸药在高压短脉冲作用下的全发火冲击起爆判据参数,采用Exploding Foil Initiation system(EFIs,爆炸箔起爆系统)驱动三种厚度的聚酰亚胺飞片(12.5,40μm和50μm)撞击HNS-Ⅳ炸药柱,用升降法进行发火试验,获得了三种厚度飞片对应的最小全发火充电电压,Photon Doppler Velocimetry(PDV)方法获得最小全发火充电电压下飞片的撞击速度分别为3400,3100 m·s~(-1)和2930 m·s~(-1)。基于冲击波理论和动力学仿真,分别获得三种厚度飞片在该撞击速度下撞击HNS-Ⅳ型炸药的界面压力p、界面粒子速度u和持续时间τ,通过数据拟合确定HNS-Ⅳ型炸药在高压短脉冲作用下的全发火冲击起爆判据参数。研究结果表明,对于装药密度为1.56 g·cm~(-3)的HNS-Ⅳ装药,在撞击界面压力为10～13 GPa和持续时间为4.0～8.7 ns的范围内,全发火p~nt判据为:p~(2.88)τ≥7.21。     

激光驱动飞片技术的研究进展

激光驱动飞片技术具有产生的飞片速度高、装置简单、成本低等传统动高压加载技术无法取代的优点。在飞片的激光驱动原理、靶材结构、激光驱动飞片的性能测试和表征,以及激光驱动飞片技术在高压物理学、空间科学、材料微成形技术和炸药快速起爆技术中的应用等方面的研究进展进行了评述,指出了未来激光驱动飞片技术的研究和应用的发展方向。     

飞片材料对电爆驱动飞片速度的影响

采用任意反射面激光位移干涉测试技术(Displacement Interferometer System for Any Reflector,DISAR)分别获得了聚酯薄膜飞片、铝/聚酯薄膜飞片及铜/聚酯薄膜飞片在金属箔电爆驱动下的速度历程。结果表明,在充电电压为25.4 kV时,聚酯薄膜飞片在加速腔中的有效加速时间为1.6μs,最高速度约4.4 km·s-1;铝/聚酯薄膜飞片和铜/聚酯薄膜飞片在加速腔中的有效加速时间均大于3.0μs,最高速度均小于4.0 km·s-1。电爆驱动时,飞片材料对其运动特性有较大影响。金属/聚酯薄膜飞片相对于聚酯薄膜飞片更利于保持飞片的运行姿态,但飞行同样距离时其速度要低。