黑索今基含铝炸药的铝氧比对爆轰性能及其水下爆炸性能的影响

为了分析铝氧比对爆压和爆速的影响规律,采用试验方法测定了黑索今（RDX）基含铝炸药的爆轰参数,应用KHT程序计算分析了试验测试结果;针对RDX基含铝炸药,进行了1kg柱形装药水下4.7 m爆炸试验,测量了距爆心1～3m处的冲击波压力峰值与气泡脉动周期,拟合得到了冲击波压力峰值与衰减时间常数的相似律系数。研究结果表明：RDX基含铝炸药的爆压和爆速随铝氧比的增加呈现线性减小变化,爆热在铝氧比为0.997时达到最大值;当铝氧比为0.366时,冲击波压力峰值与冲击波能达到最大值;当铝氧比为0.633时,冲击波冲量与冲击波能量密度达到最大值;当铝氧比为0.997时,气泡第一次脉动周期与半径达到最大值。     

不同铝氧比CL-20基含铝炸药深水爆炸能量输出特性

为研究CL-20基含铝炸药在深水爆炸所特有的高静水压环境中的能量输出特性,使用深水爆炸压力罐模拟500 m深水环境,进行6组不同铝氧比CL-20基含铝炸药深水爆炸实验。通过实验数据对高静水压条件下深水爆炸能量输出规律及能量输出结构进行分析。实验结果表明：深水爆炸冲击波峰值压力、比冲击波能、比气泡能和机械能均随铝氧比的增大先升高后降低,冲击波峰值压力符合相似律关系;损失能与其随测试距离的增加速率在铝氧比为0.24~0.88时均先升高后降低,分别在0.67和0.46时到达峰值,故可以通过改变铝氧比对深水爆炸远场能量利用效率进行调控;深水爆炸能量利用率随铝氧比的增大持续降低,机械能在0.46~0.67时维持平台值;通过调节铝氧比可在维持较高深水爆炸机械能前提下,改变比冲击波能和比气泡能的能量输出占比。     

黑索今基含铝炸药水下爆炸性能的实验研究

为研究黑索今（RDX）基含铝炸药水下爆炸性能,在户外水池中开展了不同药量和含铝量的RDX基炸药水下爆炸实验。采用水下高速摄影技术拍摄水下爆炸气泡脉动全过程,通过压力传感器对水中压力进行实时测量。在该实验条件下,首次拍摄到RDX基含铝炸药水下爆炸过程中二次反应现象,证明铝粉的二次反应是毫秒量级的。根据实验数据,对比分析了不同含铝量下RDX基含铝炸药水下爆炸过程中气泡脉动特性和水流场压力特性。实验结果表明：在气泡膨胀初期和收缩末期都发生了铝粉的二次反应;铝粉的二次反应显著增大了RDX基含铝炸药气泡的脉动能力;铝粉的二次反应对冲击波峰值的影响很小,对气泡脉动压力峰值的影响很大;铝粉的二次反应明显影响了水下爆炸的能量结构分布。     

铝氧比对CL-20 基含铝炸药水下能量输出结构的影响

为增强摧毁舰艇的能力,对CL-20 基含铝炸药的铝氧比(Al/O)对水下能量输出结构的影响进行研究。设 计不同Al/O 的CL-20 基含铝炸药配方,采用水下爆炸威力实验,对几种混合炸药配方的水下能量输出结构进行分 析,剖析了Al/O 对CL-20 基含铝炸药的水下冲击波能、水下气泡能以及水下能量输出结构的影响规律。实验结果 表明：CL-20 基含铝炸药水下的冲击波能、气泡能和总能量随Al/O 的增加呈现先增加后减少,且水下爆炸总能量在 Al/O 为0.75 左右时有一个最大值,约为6.43 MJ/kg。     

含铝炸药爆炸能量预估

为了预估含铝炸药爆炸能量,分析了非理想爆轰能量预测模型,利用matlab软件、迭代计算方法、平衡常数方法和数值逼近原理编制了数值计算软件。利用本软件计算了常用含铝炸药H-6、HBX-1、Alex 20、Alex 32、Tritonal及Torpex的C-J爆压、C-J爆速等相关参数,与已有实验值吻合较好。计算结果表明,利用本软件所计算的爆温和爆热结果与以往经验公式计算结果吻合较好,爆热的相对误差小于8%,故适合于含铝炸药的能量预测。     

含纳米铝炸药水下爆炸试验研究

为了得到含纳米铝炸药水下爆轰性能规律,对含纳米铝和微米铝炸药进行了水下爆炸测试,对比分析了它们在水下爆炸的冲击波超压、冲击波能、气泡能。试验结果表明:在试验测试的范围内,含纳米铝炸药水下爆炸能量输出结构不同于含微米铝炸药,纳米铝含量20%时冲击波压力最大;纳米铝和微米铝的颗粒级配有利于冲击波压力的提高;同时,含纳米铝炸药的冲击波能和气泡能始终较低。     

水下爆炸法测量含铝炸药后燃效应

为了研究含铝炸药的后燃效应,以钝黑铝(AⅨ-Ⅱ)、某含铝炸药(JAL)两种炸药为研究对象,设计使用了一种用于增强贫氧炸药后燃效应、可充填不同气体的双层试验装置。采用水下爆炸测试方法,对试验装置中的装药分别在不同压力(0.1,0.6,4.6 MPa)氧气、空气和氮气条件下的爆炸能量输出进行了研究,计算得到了冲击波能、气泡能和总能量,并给出一种计算炸药后燃效应能量的方法。结果表明,实验数据平行性较好,距爆心同一距离、同一水平但不同方位处的水下爆炸测试参数一致,在测试范围内冲击波压力峰值符合爆炸相似律;该试验装置可有效地增强含铝炸药后燃效应,在实验研究范围内,后燃效应释放的能量最高值达到了爆热的78%。使用水下爆炸的方法,结合设计的试验装置,可以对含铝炸药的后燃效应进行测量。     

含铝RDX炸药爆炸温的理论计算

在已知平衡组分的条件下，用热化学计算基本原理计算了RDX及含铝RDX爆炸时所能达到的最高温度，讨论了含量铝量和爆炸温度的变化规律，给出了满足不同用途的最佳含最铝含量。     

CL-20基含铝炸药水下爆炸实验研究与数值模拟（英）

为了研究含铝粉与不含铝粉的六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基高聚物粘结炸药（PBXs）的水下爆炸过程,制备了含铝量分别为0和15%的两种炸药,设计了一个水下爆炸实验装置,得到了炸药的冲击波压力历程、气泡周期和气泡脉动图。计算了两种炸药的冲击波能量、气泡能量和水下爆炸总能量。采用AUTODYN软件模拟了水下爆炸过程。结果表明,当铝含量从0增大到15%时,水下爆炸总能量由1.4倍TNT当量增加到1.7倍TNT当量。气泡脉动过程中,时间从49.5 ms到49.8 ms时,含铝炸药气泡内产生火光。含铝炸药与非含铝炸药超压分别为15.16 MPa与15.51 MPa,气泡二次压力分别为2.25 MPa与2.35 MPa,气泡周期分别为50.20 ms与46.76 ms,气泡最大半径分别为67.87 cm与60.27 cm;仿真得到含铝炸药与非含铝炸药参数超压分别为14.90 MPa与15.14 MPa,气泡二次压力分别为2.16 MPa与2.27 MPa,气泡周期分别为49.32 ms与45.90 ms,气泡最大半径分别为66.32 cm与58.89 cm。实验与仿真结果吻合良好。     

含铝炸药Miller能量释放模型的应用

AUTODYN数值模拟结果揭示Jing Ping Lu提供的PBXW-115点火生长模型参数低估了后期铝粉的燃烧放热。讨论了人工粘性、网格密度对计算结果的影响:较大的人工粘性系数和较粗的网格会严重抹平冲击波峰值压力,但对冲量影响较小。根据Bocksterner水下爆炸实验测试峰值压力和冲量反推Miller能量释放模型参数,目标函数中冲量的加权系数取峰值压力加权系数的两倍,反推出的Miller能量释放模型参数更能反映含铝炸药的能量输出结构。     

水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性仿真研究

为研究水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的内压载荷特性,在水下爆炸气泡第1次脉动周期的约3倍时间范围内,利用LS_DYNA软件对水下爆炸气泡与防雷舱舷侧空舱的相互作用过程和舷侧空舱的内压载荷特性进行了仿真分析,并通过模型试验对仿真结果及分析进行了验证。研究结果表明：伴随着水下爆炸气泡膨胀或收缩,爆炸产物气体从外板破口处流入或流出舷侧空舱,外板也相应地向里凹陷或向外凸出运动;舷侧空舱内部空间被外板花瓣隔成两个区域,舷侧空舱的内压载荷在花瓣前面和花瓣背面具有不同特性;采用有限元方法评估舷侧空舱外板的最大破坏程度时,可将计算时间取为气泡第1次脉动周期的5%.     

铝粉粒度和铝氧比对含铝炸药在密闭空间内爆炸特性的影响

为研究铝粉粒度和铝氧比对含铝炸药在密闭空间内爆炸能量输出的影响,对铝氧比为0.45和0.99,铝粉粒度分别为50 nm、5μm和50μm的RDX基含铝炸药进行了内爆炸实验。采用多点平均降噪法对压力曲线进行降噪处理获得准静态压力,指数衰减近似法获得压力衰减系数的实验数据处理方法,提出用准静态压力(p_(QS))、压力上升时间(t_(QS))和压力衰减系数(ω)三个特征量来表征含铝炸药在密闭空间内爆炸的能量输出特性。实验研究结果表明:铝氧比为0.45,含50μm铝粉的p_(QS)比含5μm和含50nm的分别高0.3%和0.7%;相应的t_(QS)分别延长8.6 ms和10.0 ms。铝氧比为0.99,含50μm铝粉的p_(QS)比含5μm和含50 nm铝粉的分别高31.2%和31.9%,相应的t_(QS)分别延长9.3 ms和9.4 ms。铝粉粒度相同时,铝氧比为0.99的p_(QS)大于铝氧比0.45的p_(QS),t_(QS)亦是如此。对于任一铝氧比炸药,ω随铝粉粒度的增加而减少,对于同一铝粉粒度,ω随铝氧比增加而减少。     

黑索今基含铝炸药烤燃实验和数值模拟

含铝（Al）炸药在烤燃过程中,Al粉会改变炸药内部传热机制从而影响炸药热反应,因此需要研究含Al炸药热反应特征。采用多点测温烤燃法,对压装黑索今（RDX）/石蜡（WAX）（96/4）炸药进行了烤燃实验,获得了炸药内部不同位置处温度变化;结合数值模拟计算,标定了RDX炸药反应动力学模型参数;分别采用多点测温烤燃法和烤燃弹法,对压装RDX/Al/Binder（60/31/9）和熔铸梯恩梯（TNT）/RDX/Al（60/24/16）两种含Al炸药进行了烤燃实验,获得了炸药内部温度变化及点火时间。建立含Al炸药热反应计算模型,计算分析了炸药热反应特征。对RDX/Al/Binder考虑了Al粉的吸热和热传导;对TNT/RDX/Al考虑了相变及多步热分解反应,并采用多组元网格单元计算法同时考虑Al粉的吸热;对炸药烤燃实验进行了数值模拟计算,通过与实验结果比较验证了计算结果的准确性。研究结果表明：Al粉的加入会加快压装RDX/Al/Binder（60/31/9）含Al炸药内部的传热速率,缩短其点火时间,降低炸药热安全性;Al粉的加入对铸装TNT/RDX/Al（60/24/16）含Al炸药的传热过程没有显著影响。     

炸药水下爆炸能量输出特性研究

通过典型炸药爆炸的性能参数,分析、计算了不同类型水中兵器用混合炸药水下爆炸的 冲击波能、气泡能、冲击波超压方程中的系数k和a以及水中爆炸冲击波超压,计算结果与实测值 能较好地吻合。首次提出了冲击波超压方程中系数a的计算公式,从而为冰下兵器用炸荀配方设 计、性能评估以及战斗部设计提供科学依据。     

RDX基含铝炸药不同尺寸的圆筒试验及数值模拟

为了研究RDX基含铝炸药在不同装药直径下的做功能力,进行了Φ25.4 mm和Φ50.0 mm两种尺寸的圆筒试验。试验结果表明,爆轰产物相对比容均为10时,Φ50.0 mm比Φ25.4 mm圆筒的膨胀速度提高约4.73%。此外,基于Lee-Tarver点火增长模型,采用有限元动力学程序LS-DYNA对两种尺寸的圆筒试验进行了数值模拟,并与试验结果相比较,确定了该含铝炸药爆轰产物的Jones-Wilkins-Lee状态方程和反应速率方程参数。     

24-二硝基茴香醚基含铝熔铸炸药爆轰临界直径的实验研究

为了揭示2,4-二硝基茴香醚(DNAN)基高能钝感熔铸炸药的爆轰传播特性,加快DNAN基熔铸炸药的工程化应用,采用连续导线法测量了DNAN基含铝熔铸炸药的临界直径。结果表明：Al含量（质量百分比0~30%）增大、Al粒度d₅₀（分别为6 μm、12 μm、31 μm）减小均会降低爆轰传播的临界直径;黑索今（RDX）的粒度d₅₀（分别为19 μm、147 μm、751 μm）增大、RDX品质提高会增大爆轰传播的临界直径。研究结果为DNAN基含铝熔铸炸药的配方和战斗部结构设计提供基础的技术参数。     

炸药水中爆炸能量输出结构的数值模拟

介绍了理想炸药和含铝炸药水中爆炸的能量输出模型,并采用AUTODYN软件,对TNT和PBXW-115水中爆炸远场的冲击波形进行了求解.计算出了冲击波峰值压力、衰减时间常数、冲量、能流密度和冲击波能等参数,并将计算结果与实验数据进行了对比.在不可压缩流体理论的假设下,推导出了水中爆炸一维气泡脉动方程.把脉动方程同爆轰产物的状态方程相结合,计算出1 kg TNT和PBXW-115水中爆炸气泡脉动周期分别为0.213 s和0.283 s,二者的气泡能分别为1.88 MJ·kg-1和4.41 MJ·kg-1,与实验结果吻合较好.