常温和75℃条件下PBX-2炸药射弹撞击响应特性

为了研究常温和75℃条件下PBX-2炸药射弹撞击响应特性,采用高温撞击试验装置对PBX-2炸药进行了射弹撞击试验。采用冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,结合回收样品综合分析了常温和75℃下炸药的响应特性。采用有限元程序LS-DYNA计算分析了不同撞击速度对应的常温和75℃PBX-2炸药的受力变化。结果表明,常温下PBX-2炸药撞击点火反应速度阈值为263.5~269.9m·s~(-1);加热至75℃时,PBX-2炸药撞击点火反应速度阈值为316~367m·s~(-1)。相比常温状态,当射弹撞击速度低于800m·s~(-1)时,75℃条件下PBX-2炸药反应程度明显下降,但射弹撞击速度高于800m·s-1时,约1.54GPa的输入压力就能使75℃PBX-2炸药产生剧烈反应。     

PBX炸药药片的摩擦感度响应特性

为研究高聚物粘结炸药(PBX)在摩擦作用下的响应特性,采用药片摩擦感度试验装置分别对PBX-923和PBX-2炸药进行了试验,采用冲击波超压传感器测量了样品的反应超压,根据回收样品分析了两种炸药的响应特性,计算了摩擦作用下PBX发生点火的摩擦功阈值和摩擦功率,分析了药片摩擦感度试验中炸药的点火机制。结果表明,炸药与光滑的钢板摩擦时PBX-923炸药和PBX-2炸药的反应摩擦功分别大于515.9 J和583.2 J,摩擦功率分别大于10.12 k W和11.44 k W,而PBX-923炸药与砂靶摩擦时对应的反应摩擦功阈值为294.7~368.3 J,摩擦功率为7.80~9.75 k W,PBX-2炸药与砂靶摩擦时反应摩擦功阈值为147.3~191.5 J、摩擦功率为3.90~5.07 k W,表明摩擦作用难以整体均匀加热PBX发生点火,炸药与砂靶摩擦的点火主导机制是摩擦引发的剪切作用点火。     

基于音频信号的含能材料撞击感度机器学习识别

为了提高炸药撞击感度测试的准确性和客观性,采用机器学习方法对炸药撞击响应声信号的智能识别进行了研究。基于落锤式撞击感度测试装置针对混合炸药开展了试验,利用音频采集系统同步采集了撞击过程中的声信号,提取了最大值、带宽等一维的时域和频域特征,用短时傅里叶变换（STFT）将音频数据转换为二维的频谱图,采用条件生成对抗网络（cGAN）对一维数据进行数据增强,采用深度卷积生成对抗网络（DCGAN）对二维频谱图进行数据增强,采用了多种机器学习模型包括随机森林（RF）、极端梯度提升（XGBoost）、反向传播神经网络（BPNN）、支持向量机（SVM）、k-means聚类算法、卷积神经网络（CNN）、视觉Transformer(ViT)进行判爆分类。结果表明,RF、XGBoost、BPNN和SVM在原始数据集上的准确率均超过99.5%,在cGAN增强数据上最终达到100%,而k-means聚类算法初始达到了98.5%的准确率,在增强数据上呈现准确率先上升后下降的趋势。CNN和ViT在原始数据上的准确率分别为98.1%和98.4%,在增强数据上达到98.4%和98.9%,在增强数据上的表现有所提升,但受限于小样本环境和轻微的过拟合问题,准确率还有一定的提升空间。总体而言,本研究提出的基于机器学习的炸药撞击感度智能识别方法取得了较高的准确率,验证了其在爆炸声信号判爆任务中的可靠性与实用性,同时能够在一定程度上改善传统人工判爆的主观性和效率低的问题,为炸药使用安全性提供了可靠的技术方案。     

不同机械约束下压装PBX炸药反应演化行为

为研究机械约束下炸药反应演化行为,加深对武器装药意外点火后反应烈度演化影响因素及机制的认识,对压装PBX炸药反应演化过程进行实验研究。设计一种机械约束装药点火实验装置,采用激光干涉仪和压力传感器分别测量壳体膨胀速度和内部压力,分析不同约束下两种HMX基压装PBX炸药装药的反应演化行为;结合空气冲击波超压测试结果和装置、炸药残骸回收分析,表征装药的反应烈度。研究结果表明：2 MPa机械约束下,PBX-1和PBX-2装药反应最高压力不超过200 MPa,壳体膨胀速度在70 m/s左右,装药反应烈度为爆燃;50 MPa机械约束下,PBX-1和PBX-2装药在百微秒甚至几十微秒内压力超过1 GPa,壳体膨胀速度达到500 m/s,装药发生爆炸反应;不同炸药的力学性能会造成装药反应演化过程存在一定差异,但机械约束影响更明显,新装置2 MPa和50 MPa机械约束装药反应压力和约束壳体速度相差接近1个数量级。     

火烧试验中不同尺寸PBX-2的响应规律

采用加强约束的方式对几种不同尺寸的PBX-2炸药进行火烧试验,用热电偶测试了样品内部不同位置的温度变化过程,通过冲击波超压测量了不同尺寸炸药样品的反应程度,分析了不同尺寸PBX-2炸药在火烧试验中的响应规律.结果表明,在相同的壳体厚度以及一定的约束强度下,PBX-2的尺寸越小反应越强烈,尺寸越大反应越弱.     

热和枪击复合环境试验中PBX-2炸药的响应特性

为研究炸药在热和枪击复合环境下的安全性,采用在枪击试验样品上增加加热系统的方式,对Φ75 mm×150 mm PBX-2炸药进行了模拟复合环境试验.试验过程中采用热电偶测试样品内不同位置的温度变化过程,通过冲击波超压测试分析了炸药的反应程度,获得了PBX-2炸药在热和枪击复合环境试验中的响应特性.结果表明,热和枪击复合环境试验中PBX-2炸药的反应程度基本一致,建立的热和枪击复合环境试验方法,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.     

药片剪切试验中PBX-2炸药的响应特性

采用ANSYS/LS-DYNA有限元计算程序模拟设计了药片剪切试验装置,研究了Φ20 mm×5 mm和Φ20 mm×9 mm两种厚度的PBX-2药片在剪切试验中的响应特性。采用锰铜压力计测试样品中压力的变化过程,通过高速录像照片分析了撞击点火反应过程,用冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,综合分析了PBX-2炸药在药片剪切试验中的响应规律。结果初步表明,药片剪切试验中PBX-2炸药厚度由5 mm变化至9 mm,其反应落高阈值由3.5～3.7 m降低为3.0～3.1 m,即随着该炸药厚度增加,其反应落高阈值略有降低。     

高格尼能钝感浇注PBX设计及性能

通过系列浇注高聚物粘结炸药(PBX)的爆轰性能,拟合得到爆速与HMX含量的线性关系,研究了HMX颗粒特性及钝感剂含量对混合炸药机械感度的影响。结果表明,采用高品质HMX和3%的钝感剂时,混合炸药的安全性最好。在此基础上设计制备了一种组成及性能与B2273A(HMX/丁羟粘结剂90/10)接近的HMX基高固相浇注PBX炸药GO-1(HMX/丁羟粘结剂90/10)。其摩擦感度和撞击感度分别为5%和0,冲击波感度I50为17.7 mm,爆速为8587 m·s-1,格尼系数为2.80,爆轰性能、金属加速能力和安全性能优良,该炸药在枪击试验、烤燃试验中均为燃烧的低反应等级。     

用抛射弹撞击法（Steven试验）研究PBX-2炸药加速老化前后反应能力

采用2kg弹丸对55℃加速老化180天和540天的PBX-2炸药进行了Steven试验,试验中采用锰铜压力计测试了样品中的压力变化过程,通过高速录像照片和压力曲线分析了炸药点火反应的延迟时间,通过冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压。对加速老化前后炸药的试验结果进行了对比,试验结果初步表明加速老化前后的PBX-2炸药在Steven试验中发生反应的反应程度和受力过程并无明显变化。