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.     

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。     

RDX基含铝炸药水中爆炸近场冲击波特性

通过水中爆炸试验,得到了RDX基含铝炸药在不同比例距离((-R))处的水中冲击波峰值压力、冲量和冲击波能.结果表明,在测试范围内,(-R)＜1.5 m/kg1/3,Al的质量分数为10%～20%时,冲击波峰值压力基本不变;(-R)≥1.5 m/kg1/3时,Al的质量分数为0～30%时,冲击波峰值压力基本不变.测试范围内,Al的质量分数为20%～30%时,冲量基本不变;Al的质量分数小于20%,冲量随Al含量的增加不断增大.(-R)＜1.0 m/kg1/3时,冲击波能随比例距离的增加而不断衰减;(-R)≥1.0 m/kg1/3时,冲击波能随比例距离的增加基本保持不变.(-R)=0.79 m/kg1/3(药柱18倍半径处)时,冲击波能量利用率只有25%左右,初始冲击波能损失了近1/2～3/5.     

炸药水中爆炸规律的研究进展

通过对比炸药空中爆炸的特性，阐述了水中爆炸的显著特点，分析和总结了炸药水中爆炸规律的研究现状，包括水中爆炸冲击波理论研究、气泡脉动和目标对炸药水中爆炸的动态响应等，并根据已有的研究现状，提出了目前炸药水中爆炸机理的两大类研究热点和发展培势，即应重点进行炸药水中爆炸毁伤作用及水中爆炸载荷的能量输出结构研究，深入研究目标对于炸药水中爆炸近场能量输出结构的动态响应过程。附参考文献31篇。     

水下爆炸冲击波传播的近似计算

水下爆炸冲击波传播计算由能流密度一时间曲线经验表达式化简。用简单数值积分法解由拉格朗日形式流体动力学方程、Hugoniot方程和能流密度一时间关系式组成的偏微分方程组，不同距离处的冲击波峰值由单点初始数据计算。结果表明，由近似计算方法所得结果与实测数据和相似律结果一致。适当选取起算参数，在5倍装药半径以外的爆炸远场范围计算精度良好。5倍装药半径以内的爆炸近场，冲击波未充分形成，计算方法失效。计算了几种含铝炸药的冲击波传播，表明冲击波能显著影响冲击波传播特性，冲击波能有利于抑制超压衰减。     

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。     

TNT装药水中爆炸的数值模拟

采用AUTODYN软件对不同起爆方式下TNT装药水中爆炸模型进行了数值计算,并对计算结果进行了实验验证.根据计算结果分析了中心起爆、端面中心起爆和端面面起爆情况下,在装药不同方位的水中冲击波压力峰值随距离的变化趋势.计算结果表明,端面起爆状态下,装药径向的冲击波压力峰值均大于端部;中心起爆状态下,一定距离处,装药端面的压力峰值大于径向.改变起爆方式,可以实现水中爆炸冲击波能量的定向增益,提高特定方位爆炸能量利用率.     

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。     

新型复合炸药KD-1的能量输出特性和力学性能

为同时解决炸药的能量输出和力学强度问题,研发了一种以RDX为基的新型复合炸药KD-1,用水下爆炸压力测试系统研究了KD-1炸药的能量输出特性.结果表明,KD-1炸药的冲击波压力峰值和冲击波比能都比RDX有所提高,冲击波压力峰值是RDX的1.1倍,爆热是RDX的1.3倍.用万能实验机测试了KD-1的抗压力学性能,得出其抗压强度为6.82 MPa,破坏应变为4.3%.     

壳体对炸药水下爆炸近场特性的影响

为了研究壳体对炸药水下爆炸近场特性的影响,在水下进行了Φ25mm圆筒试验与Φ25mm裸药柱滑移爆轰试验,对比分析了带壳装药、裸装药的冲击波迹线与壳体、气泡的膨胀迹线。结果表明,壳体对炸药爆炸后冲击波的衰减作用较为明显,带壳装药水下爆炸冲击波波阵面压力与冲击波传播速度以相对较低的初始值(0.9GPa,0.78mm/μs)近似保持不变,而裸装药水下爆炸冲击波波阵面压力与冲击波传播速度从较高初始值(8.5GPa,0.92mm/μs)以指数形式快速衰减;不同膨胀时期壳体对膨胀过程的影响不同,导致水下爆炸初期(0～5μs)与后期(20μs以后)带壳装药壳体的膨胀速率低于裸装药气泡的膨胀速率,水下爆炸中期(5～20μs)带壳装药壳体的膨胀速率高于裸装药气泡的膨胀速率。     

壳体厚度和爆炸深度对水下爆炸冲击波的影响

根据Cole水下爆炸冲击波经验公式和C-J爆轰理论,用AUTODYN软件对带壳小药量装药水下爆炸进行数值模拟,计算了不同壳体厚度的TNT水下爆炸冲击波压力峰值,得到带壳装药水下爆炸冲击波峰值压力的拟合公式,分析了冲击波随装药壳厚与半径比以及爆炸深度的变化规律.结果表明,带壳装药水下爆炸的冲击波峰值压力随壳厚与装药半径比...     

芳纶复合材料抗爆震性能研究

采用圆形炸药设计了平面波发生器，运用薄膜型PVDF压电传感器，测量芳纶复合材料试件中冲击波压力。研究了三种树脂基复合材料抗爆炸性能。试验结果表明，三种复合材料中冲击波压力是随传播距离的增长而呈指数衰减，以Kevlar/SIS复合材料抗震性能最优。     

新型高能钝感炸药JBO-9X在较高冲击压力下冲击起爆过程的实验研究

采用高速扫描相机和楔形炸药构型,对新型高能钝感炸药JBO-9X的冲击起爆过程进行了实验研究;采用LS-DYNA软件对实验结果进行了数值模拟验证。结果表明,在6.9GPa的入射冲击压力下,JBO-9X炸药的冲击转爆轰时间为1.5μs,冲击到爆轰的距离为7.9mm;当冲击波刚进入炸药时,炸药发生化学反应的比例(λ)为0.2,随着冲击波进入炸药的距离增加,受试炸药中发生化学反应的比例逐步增加。在实验条件下,入射冲击波压力为6.85GPa时,JBO-9X炸药的冲击到爆轰距离为8.0mm。化学反应比例随冲击波进入炸药距离的增长曲线与实验基本相同。     

炸药水下爆炸冲击波参数的修正

根据有限水域中TNT、钝化RDX的测试结果,结合所采用传感器的特点．得出了一种修正冲击波参数(峰压、比冲能)的方法。结果表明,修正后的峰压与计算值接近,TNT、钝化RDX的比冲能分别占其总能量的46％、44％左右,并使测试总能量占其爆热值的95％以上。     

RDX基铝薄膜炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较

为了减少铝粉炸药在生产过程中因铝粉对环境污染,降低铝粉炸药的撞击感度,提高含铝炸药的成型性及力学性能,将RDX用铝薄膜分层包裹得到新型的铝薄膜混合炸药。将铝薄膜混合炸药与铝粉炸药进行水下爆炸实验与爆速实验,得到两种炸药的爆速与压力时程曲线,经过分析计算得到两种炸药的压力峰值、冲量、冲击波能、气泡脉动周期与气泡能。结果表明：铝薄膜炸药药柱的轴向为RDX与铝薄膜独立贯通的结构,有利于降低混合炸药中添加物对基体炸药爆轰波传播的影响,从而使铝薄膜混合炸药的爆速高于铝粉炸药,导致铝薄膜炸药的冲击波损失系数高于铝粉炸药,使铝薄膜混合炸药的总能量、比气泡能与铝粉炸药相当情况下,其比冲击波能却降低了10.16%～10.33%,计算过程说明铝薄膜混合炸药的C-J压力计算公式具有合理性。     

GI-920炸药爆轰波阵面的光纤探针测量

利用熔石英在冲击作用下的发光特性开发了一种测量冲击到达时间的光纤探针技术。当爆轰波阵面到达光纤探针端面时会产生一个瞬时光信号，经光纤传输到光电探测器，变换为电信号，再由示波器记录，通过判读就可以知道冲击波或飞片到达光纤探针的时刻。采用芯径0．3mm的石英光纤探针阵列对一点起爆的爆压为10GPa的GI-920炸药的爆轰波阵面进行了测量，测量到3条不同直径上的波形，并利用所测数据绘出爆轰波阵面的三维形状图。结果表明，随着测试半径增大，爆轰到达时间分散性明显增加，爆轰波阵面的倾角也增大。实验所得信号的上升时间均小于4ns，说明光纤探针技术为炸药爆轰时间参数的测量提供了一种新的高精度的测试手段。     

串联攻坚战斗部前级爆轰场对后级影响分析

为了研究串联战斗部前级爆轰场作用下，后级随进子弹炸药安全性及其速度降的大小，建立了一维冲击波传播理论分析模型，由图解法得到了后级装药的初始压力。通过与炸药引爆阈值压力比较，判断了后级装药的安全性。根据动量守恒，得到了后级子弹的速度降表达式。进行了串联装药的数值计算，得到一定隔板厚度情况下后级装药受到的冲击压力和后级子弹速度降，计算得到的后级子弹变形情况与试验结果相吻合。     

Effect of Al/O Ratio on the Detonation Performance and Underwater Explosion of HMX‐based Aluminized Explosives

The performance of detonation and underwater explosion (UNDEX) of a six‐formula HMX‐based aluminized explosive was examined by detonation and UNDEX experiments. The detonation pressures, detonation velocities, and detonation heat of HMX‐based aluminized explosive were measured. The reliability between the experimental results and those calculated by an empirical formula and the KHT code was verfied. UNDEX experiments were carried out on the propagation of a shock wave and a bubble pulse of a 1 kg cylindrical HMX‐based aluminized explosive underwater at a depth of 4.7 m. Based on the experimental results of the shock wave, the coefficients of similarity law equation for the peak pressure and attenuation time constant of shock wave were in acceptable agreement. The bubble motion during UNDEX was simulated using MSC.DYTRAN software, and the radius time curves of bubbles were determined. The effect of the aluminum/oxygen ratio on the performance of the detonation and UNDEX for an HMX‐based aluminized explosive was discussed.