飞片冲击起爆高能钝感高聚物粘结炸药的实验研究

为了对比奥克托今（HMX）基和三氨基三硝基苯（TATB）基高聚物粘结（PBX）炸药冲击起爆爆轰建立过程的差异,研究高能钝感炸药的爆轰成长特性,采用火炮驱动铝飞片实现平面冲击加载,建立一维拉格朗日锰铜压阻实验测试系统,得到高能PBXC03(以HMX为主)和高能钝感PBXC10(以TATB为主)炸药冲击起爆爆轰成长过程的不同拉格朗日位置处压力变化历史和前导冲击波时程曲线。结果表明：高能钝感PBXC10炸药的爆轰建立过程与高能PBXC03炸药明显不同,HMX基和TATB基PBX炸药冲击起爆和爆轰成长的物理机制存在较大差异。基于所得数据可标定高能钝感PBX炸药的反应速率方程。     

高聚物粘结炸药冲击起爆统计热点反应速率模型

为深入探索非均质固体炸药冲击起爆热点机制,重点关注炸药孔洞尺寸分布及热点点火临界条件,建立高聚物粘结炸药(PBX)冲击起爆统计热点反应速率模型,描述热点形成、形核或消亡、点火后燃烧反应演化直至快速转为爆轰的全过程。奥克托今（HMX）基PBX9501和三氨基三硝基甲苯（TATB）基LX-17炸药冲击起爆过程的数值模拟结果显示,反应流场中波到达时间的计算值与实验值偏差小于3.7%,初步验证了统计热点反应速率模型的合理性,且相比文献［21-24］的统计模型适应性更强。研究结果表明：孔洞尺寸分布对非均质固体炸药冲击起爆感度影响显著;HMX基PBX炸药冲击起爆爆轰成长过程呈加速反应特性,而TATB基PBX炸药表现为稳定反应特性,进一步提高了对HMX/TATB混合基钝感高能炸药冲击起爆机理的认识。     

不同温度下PETN晶体感度判别和力学性能预测的MD研究

为从理论上寻求典型硝酸酯炸药太安（ PETN）晶体的感度判据和力学性能,在NPT系综下,用COMPASS力场对PETN （4×3×4）超晶胞和沿其（100）晶面切割的两种模型,实施了5个温度（195,245,295,345,395 K）的周期性分子动力学（MD）模拟。结果表明,随温度升高,它们的引发键O-NO2的最大键长（ Lmax ）递增,引发键连双原子作用能（ EO-N ）和内聚能密度（CED）递减,与感度随温度升高而增大的实验事实相一致。 Lmax、EO-N和CED在一定条件下,确可用作高能物质热和撞击感度相对大小的理论判据。随温度升高,弹性系数与弹性模量递减,刚性减小,柔性递增,符合实验事实,表明,以切割分面模型进行MD模拟能获得较符合实际的确定结果。     

冲击作用下CL-20/HMX共晶力-热-化学耦合响应的动力学模拟

为分析CL-20/HMX共晶和HMX冲击波感度接近的机理,采用反应分子动力学方法(ReaxFF-MD),探讨了有无缺陷CL-20/HMX共晶在冲击加载下的力-热结构变化和初始化学反应,通过动量镜原理与最大压缩点吸收波阵面相结合方式,分析了快速结构响应和随后缓慢化学反应过程。结果表明,冲击加载无缺陷CL-20、HMX和CL-20/HMX共晶时,CL-20的分解速度比HMX快,CL-20/HMX共晶的分解速度与HMX接近;与沿CL-20/HMX共晶[111]晶向加载相比,沿[100]晶向分解更快,这与CL-20和HMX分子层的交替排布及滑移等因素有关。以2 km·s-1的质点速度沿[100]晶向冲击加载含Φ20 nm孔洞的CL-20/HMX共晶时,孔洞周围结构没有产生射流现象,而是粘塑性收缩过程。孔洞塌缩形成的高温高压条件和结构上的粘塑性变形有效促使CL-20和HMX分子发生快速分解,孔洞塌缩新热点的形成进一步增强了冲击加载过程。     

I-RDX及其PBX老化研究进展

总结了降感黑索今(I-RDX)及其高聚物黏结炸药(PBX)老化研究成果,从RDX晶体特性及其评价方法、I-RDX及其PBX老化前后的晶体特性、冲击波感度特性方面进行了综述,认为I-RDX晶体中不含奥克托今(HMX)或含有微量HMX、或机械混入少量HMX时,材料老化后的冲击波感度特性没有明显变化,最后对I-RDX晶体中HMX的影响机理进行了讨论。     

奥克托今/3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮共晶炸药晶体缺陷的分子动力学研究

为研究晶体缺陷对奥克托今（HMX）/3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）共晶炸药稳定性、感度、爆轰性能与力学性能的影响,分别建立了“完美”型与含有掺杂、空位与位错缺陷的共晶炸药模型。采用分子动力学方法,预测了“完美”型与缺陷模型的性能,得到了不同模型的结合能、引发键键长分布、键连双原子作用能、内聚能密度、爆轰参数与力学性能参数,并进行了比较。结果表明：由于晶体缺陷的影响,造成炸药结合能减小,稳定性变差;缺陷晶体的引发键最大键长增大,键连双原子作用能与内聚能密度减小,炸药感度升高,安全性减弱;缺陷晶体的密度、爆速与爆压减小,能量密度与威力降低;与“完美”型晶体相比,缺陷晶体的拉伸模量、体积模量与剪切模量减小,柯西压力增大,炸药刚性与硬度减弱,柔性与延展性增强。     

不同粒度PETN机械感度

为了分析不同粒度PETN的机械感度,采用了微团化动态结晶方法和溶剂／非溶剂滴加重结晶方法制备出了中位径d50分别为0．452μm、7．052μm、52．27μm的PETN颗粒,并采用粒度分析仪和扫描电子显微镜（SEM）对三种试样的粒度进行了表征．测定了三种试样的撞击感度（特性落高H50）和摩擦感度（爆炸百分数）值．测试结果表明：PETN撞击感度随粒度减小逐渐降低,并且在粒度降至亚微米级时最低;PETN摩擦感度并不随粒度减小而降低,而是粒度在1—10μm时最为钝感．     

HMX晶体内部孔隙率、缺陷类型及颗粒度对冲击波感度的影响

采用标准隔板试验方法分别研究了HMX的晶体内部空隙(用晶体表观密度表征)、颗粒度、形貌和缺陷类型对冲击波感度的影响规律.冲击波感度测试采用隔板试验,药柱配方为HMX/食用油(76/24),药柱采用液体填充方式制备.隔板试验研究表明:随着非孪晶HMX晶体表观密度在1.8992 ～1.9016 g·cm-3范围内增加,炸药...     

非理想高聚物粘结炸药冲击起爆反应流场拉格朗日分析

为对比奥克托今(HMX)基和三氨基三硝基苯(TATB)基高聚物粘结(PBX)炸药冲击起爆反应流场的差异,研究非理想PBX炸药冲击起爆爆轰成长特性,采用拉格朗日分析方法,分别以PBXC03(以HMX为主)和PBXC10(以TATB为主)炸药拉氏实验获得的压力历史曲线作为输入量。构造径线,对守恒方程进行积分,求得冲击起爆反应流场中质点速度、相对比容以及比内能的变化。比较PBXC03和PBXC10炸药反应流场,结果显示PBXC10炸药在冲击波阵面后没有明显的质点速度增长过程,能量释放过程发生在冲击波阵面处。这表明HMX基和TATB基PBX炸药爆轰成长过程的物理机制存在较大差异。     

典型笼状含能材料晶体早期冲击反应的从头算分子动力学模拟

笼状骨架赋予含能分子额外的应变能和结构稳定性,有望优化含能材料高能量密度和低感度之间的问题。但笼状含能晶体在冲击波刺激下的化学反应机理尚不清晰,亟需从笼状骨架调控、单分子分解、晶体集体响应3个层次开展系统研究。为此,研究以具有平面分子结构的三氨基三硝基苯(TATB)作为参考体系,对比了具有笼状结构的八硝基立方烷(ONC)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)和4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂四环十二烷(TEX)体系,开展了ONC、CL-20、TEX晶体结构在8～11 km·s^-1冲击波作用下的演化并进行了从头算分子动力学模拟。模拟结果表明,含能晶体的冲击感度排序为ONC>CL-20>TEX>TATB,通过与冲击波/撞击感度的文献试验数据对比进行了验证。反应机理表明：(i)异伍兹烷骨架中的富电子氧/氮促进了离域效应,适中的空间自由度赋予其弹性变形能力,加强了笼状骨架的结构稳定性,延缓了冲击反应进程;(ii)基于异伍兹烷的笼状分子分解时,硝基的脱落先于笼状分子的坍塌发生,游离的硝基与其他中间产物的排斥作用阻碍了分子间的团聚,...     

密实介质中冲击波衰减特性的近似计算

对密实介质中冲击波峰值压力的衰减建立了一个近似的计算模型，并利用该模型分别对铝、钢和有机玻璃等介质中的冲击波衰减特性进行了计算。算例表明与实验结果吻合较好，从而在一定程度上验证了模型的有效性。     

爆炸冲击波作用下屏蔽装药模型起爆判据研究

为了研究屏蔽装药在爆炸冲击波加载下的临界起爆判据,基于侧壁影响可忽略和一维平面冲击波的假设,采用将冲击波作用下的战斗部简化为屏蔽装药模型,在简化主发炸药的爆轰波波形的基础上,将主发炸药的作用等效为破片冲击过程的方法,得到了战斗部简化模型的冲击起爆判据,此判据为不敏感弹药的研究提供了理论基础。     

高强度水下爆炸等效冲击波加载特性研究

为了实现实验室范围内的高强度水下爆炸冲击波加载,在现有非药式水下冲击波加载装置的基础上,对加载水舱的结构进行了改进,并利用实验和仿真相结合的方法对非药式高强度水下爆炸冲击波等效加载特性进行了研究,分析了飞片及活塞的质量对加载冲击波强度和衰减时间常数的影响规律,确定了该方法所产生的高强度水下冲击波加载特性。进而利用该装置对0.5 mm厚铝合金靶板进行了水下冲击波加载实验。实验结果表明,改进后的非药式水下爆炸冲击波等效加载装置能够对目标结构进行有效的高强度水下冲击波加载。     

某浮动冲击平台外载荷与冲击环境分析

为了进行舰载设备在接近实战条件下的抗冲击考核,设计并建造了浮动冲击平台。为摸清浮动冲击平台在一定外载荷下的冲击环境,进行了三次水下爆炸试验,采用1 kg RDX 装药在距离平台不同距离处爆炸,分别对平台外载荷和冲击环境进行了测量;外载荷测量结果表明：装药在水下5 m 爆炸时产生明显的气泡脉动载荷和空化效应,加强了对平台本体的冲击作用;冲击环境测量结果表明：冲击响应从迎爆面到背爆面有逐渐减小的趋势,迎爆面冲击谱速度达到5．3 m／s,位移11 cm;冲击环境满足Ⅲ类区域冲击环境要求。     

ANPyO 和8701 的冲击波感度对比研究

为对比一种单质钝感炸药ANPyO和8701炸药冲击波感度方面的优劣,以小隔板试验为手段对2种炸药进行冲击波感度试验研究。以2种炸药的见证板的反应状况作为判定标准,得到冲击起爆时临界隔板厚度值,并结合试验结果对2种炸药的临界冲击起爆压力进行了理论计算。分析结果表明:ANPyO的临界起爆压力比8701大2个数量级,所以ANPyO炸药具有很低的冲击波感度,更值得引起炸药合成研究工作者的关注。     

爆炸法合成致密相氮化硼的实验研究

本文分析了致密相氮化硼的动态高压合成条件，用轴对称爆炸装置对石墨型氮化硼进行了一系列加载试验，对回收样品进行了X光衍射试验和扫描电镜观察，结果表明回收样品中黑色部分含有致密相氮化硼。提高试样初始密度，增加炸药量和加限制钢管，明显地有利于致密相氮化硼的生成。     

激波对管内壁堆积粉尘作用的实验研究

本文在水平激波管上研究了激波对管内壁堆积粉尘的抛撒效应.试验粉尘为玉米粉(平均直径5μm),采用YA-16高速摄影机观察了激波特性和粉尘云的发展.结果表明,在激波扫过堆积粉尘与粉尘被扬起存在一定时间滞后,粉尘云的高度也是有限的.     

运动靶标激波检靶定位模型

为提高运动靶标的激波检靶定位精度,对定位模型和求解算法进行研究.采用几何方法推导弹丸激波到达传声器阵列时间的模型,通过非线性最小二乘法求解弹丸飞行速度、命中坐标、入射角等参数.利用该模型进行仿真,分析靶标速度误差、激波到达时间误差和弹丸速度等对检靶精度的影响.结果表明:忽略快速运动靶标的速度会带来较大检靶定位误差,必须在激波检靶建模求解时考虑靶标运动速度.     

基于惯组实测数据的外挂导弹着陆冲击条件拟合方法

针对飞机外挂导弹上设备的着陆冲击环境设计问题,提出了基于惯组实测数据的外挂导弹着陆冲击条件拟合方法.给出了拟合方法的流程图,建立了飞机着陆的简化模型,研究其着陆过程动态响应时域曲线,选择标准时域冲击波形作为设计对象;通过遍历方法形成不同参数的标准冲击波形,将其频域分析结果与实测数据的频域分析结果进行对比,辨识出最终时域波形的设计参数;本方法可简单有效地辨识出时域冲击波形条件,作为工程设计参考.