温压药剂的爆炸温度场测量及热辐射效应研究

运用红外热成像仪分别对温压药剂和TNT爆炸火球的表面温度进行了测量,根据实测结果分析了温度场的分布情况。依据炸药的爆炸特性及热毁伤准则,结合Baker火球模型,对温压药剂和TNT爆炸产生的热辐射效应进行了计算,结果表明：装填20kg温压药剂的模拟战斗部,其造成死亡的平均热毁伤半径远大于30kgTNT的。     

温压炸药爆炸性能实验与数值模拟

设计了一种5kg级HMX基温压炸药,幵与等质量的TNT炸药进行了自由场静爆试验对比研究。冲击波数据显示,温压炸药相比TNT炸药,最大处ΔP和I分别提高了53.6%和35.6%;红外测温和高速摄像显示,温压炸药相比TNT,高温作用的时间更长,火球尺寸更大。另外用Autody2D软件对温压炸药的爆炸性能进行了数值模拟,结果与实验值符合较好,可以为后续温压炸药的研究提供参考。     

含铝温压燃料性能研究

介绍了一种含超细片状铝粉的温压燃料配方试样及各项物化性能参数测试过程,结合测试结果综合分析了该燃料的含能水平及铝粉在爆炸过程中的能量释放效率以及燃料爆炸火球发展规律和爆炸冲击波形成、扩展过程。结果表明:燃料的能量密度为16.11 M J.kg-1,理论爆炸威力大于4.0倍TNT当量,在爆炸抛散过程中片状铝粉的能量释放速率和有效利用率较高,对冲击波能量贡献较大;另外,燃料内相容性、贮存安定性和使用安全性良好,经过冲击试验和火炮的发射安全性考核,燃料抗过载能力大于1.7×105m.s-2,满足高过载武器平台发射安全性要求。     

壳体刻槽对温压炸药爆炸火球影响的试验研究

通过高速摄像系统对三种刻槽壳体的温压炸药装置爆炸火球进行观测,利用VB编制了火球尺寸批处理程序,实现了对记录信息的深度挖掘。重点对不同结构下的火球成长过程、最大半径和初始细节进行研究,分析了不同刻槽数目下火球成长的响应规律,得出了中心分散装药的爆轰能量与壳体结构破裂和诱导燃料爆轰之间存在一定的能量耦合关系,即存在最佳匹配,且可通过改变刻槽数目调整该匹配关系,为优化结构设计和提高云爆毁伤效能提供指导。     

温压炸药爆炸能量输出的实验研究

为了指导温压炸药配方设计,研究温压炸药能量输出与组分及实验气氛关系,采用水下爆炸的方法,通过冲击波能、气泡能和总能量分析其能量输出特性。结果表明:在实验条件下,冲击波能和总能量在铝粉含量为40%时最大,分别为338.27 k J和2549.84 k J。气泡能在铝粉含量为50%时最大,为16.08 k J·g-1。含氧量是影响温压炸药能量输出的重要因素。     

光谱法遥感测定温压炸药爆炸温度的研究

应用带有望远镜的原子发射光谱双谱线瞬态高温测量系统遥测了炸药爆炸的瞬态买时反应温度,该系统的最大时间分辨率可达0.1 μs.实验得到温压炸药的爆炸反应温度-时间分布曲线,并与TNT同条件下的测试结果比较.结果表明,温压炸药爆炸时,产生2 300 K和2 050 K 2个温度峰值,分别对应于温压炸药爆炸反应的第一、第二阶段,TNT爆炸后只出现一个最高温度2 200 K;温压炸药1 900 K以上高温持续时间是TNT的2～3倍.     

国外温压武器及其应用研究状况

概括介绍了国外温压武器的概念及其装药的研究和发展状况,叙述了其在打击深层军事目标的应用情况,并展望了其发展前景.     

温压弹爆炸效应与防护技术研究现状

温压弹爆炸冲击波具有冲量高、持续时间长的特点,直接威胁坑道内防护门的安全,研究温压弹爆炸效应与防护技术具有重要意义;回顾了温压弹爆炸冲击波、温压弹爆炸冲击波作用下防护门动力响应及防护门抗爆炸冲击波防护技术研究现状,并分析了目前研究中存在的问题及解决方法,对下一步温压弹爆炸效应与防护技术研究具有较大参考价值。     

红外测温技术测量温压炸药爆炸温度

为了准确测量温压炸药爆炸温度,提出一种利用红外热像仪测量爆炸温度的方法。根据辐射测温原理建立红外热像仪测温模型,首先,结合爆炸火球辐射特性,进行红外热像仪的辐射定标、推导爆炸温度的计算公式,火球辐射温度反演。然后,讨论发射率和大气光谱透过率对测温精度的影响,并给出对应的补偿方法。以PMX炸药为例,应用该方法进行辐射定标和爆炸温度测量,获得爆炸火球随时间变化曲线。实验证明该方法是一种高稳定性、简单有效的测温方法,本研究为爆炸场温度测试提供了切实可行的解决方案。     

灰色关联分析在温压炸药配方设计中的应用

为研究固体温压炸药主体组分及配比对爆炸性能的影响规律,在1 kg量级装置静爆试验的基础上采用灰色关联方法分析5种组分原材料对冲击波超压的关联程度。结果表明,与距爆心3 m处冲击波超压正相关的因素依次为:高能炸药(RDX)、超细AP(3μm);而与距爆心9 m处冲击波超压则为:特细铝粉Ⅱ(6μm)、特细铝粉Ⅰ(25μm)、工业AP(120μm)。说明,高能炸药、超细AP对较近距离冲击波超压具有主要贡献,而对较远距离冲击波超压贡献作用较小;两种粒度的特细铝粉和工业AP对不同距离处冲击波强度的作用则与之相反。     

一种RDX基温压炸药的JWL-Miller状态方程研究

为了研究某RDX基温压炸药的爆炸威力,对该温压炸药进行了Ф25 mm圆筒试验和野外静爆试验,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对圆筒试验的过程进行数值模拟,得到了该温压炸药爆轰产物的JWL状态方程参数。引入JWL-Miller模型对温压炸药在野外静爆条件下的冲击波传播过程进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行比对,确定了Miller模型中的铝粉二次反应速率参数。结果表明:运用所得JWL-Miller模型参数模拟得到的冲击波参数与静爆试验测得数据吻合较好,平均相对误差小于±5%。     

JOB-9003炸药热冲击损伤的超声波检测

观察了JOB-9003炸药在水浴法热冲击试验中发生的损伤及变化过程,研究了超声特性参数(增益)与炸药热冲击损伤因子的关系,曲线关系预示出炸药存在预损伤。研究结果表明超声波检测技术及装置适合于JOB-9003炸药热冲击损伤及其演变的实验测试,可为研究炸药在外载条件下的动态响应提供一项新的实验技术。     

温压炸药爆炸冲击波在爆炸堡内的传播规律

为研究温压炸药爆炸冲击波在有限空间的传播特征,在爆炸堡中进行400 g RDX/Al/AP(高氯酸铵)/HTPB(端羟基聚丁二烯)温压炸药的爆炸实验,通过压力测试系统得到冲击波在地面和空中的超压时程曲线,以JWL-Miller方程作为爆炸产物状态方程,采用AUTODYN软件对爆炸过程进行了数值模拟,并用数值模拟结果研究冲击波在爆炸堡内发生正反射和斜反射。结果表明,数值模拟得到的冲击波形态、峰值及作用时间与实验测试结果吻合较好,Miller余项能够较为合理地描述含铝温压炸药的后燃特征。正反射发生在装药的地面投影点,反射波峰值达到入射波峰值的3.3倍;斜反射包括规则反射和马赫反射,冲击波入射角小于40°时,在地面形成规则反射,反射波峰值约为入射波峰值的2.5倍;冲击波入射角大于40°时形成马赫反射,马赫波峰值约为入射波峰值的1.2~1.6倍;在侧壁及穹顶发生规则反射。在几何对称轴上发生聚焦现象,聚焦点冲击波超压高于2200 k Pa,达到该点入射冲击波超压的4.3倍,增强了爆炸堡内冲击波,提高了温压炸药的毁伤能力。     

温压战斗部装填比对毁伤威力的影响

为了研究温压装药的装填比对战斗部毁伤威力的影响,开展了以65%的奥克托今和35%的高活性级配铝粉为主要组份30 g温压装药爆炸后生成产物及输出能量特性的试验研究。依据试验结果,建立了表征温压战斗部毁伤威力的总能量和总比冲量的数学模型。借助一枚装填70 kg温压炸药的200 kg战斗部距地面1.5 m处的静爆试验的结果,利用数学模型计算了该温压战斗部起爆后距爆心不同距离处的冲击波超压和比冲量。结果表明,计算结果与静爆试验测量结果符合较好,验证了所建数学模型的正确性。应用该模型计算了200 kg温压战斗部爆炸后距爆心不同距离处的总比冲量随装填比的变化情况。表明装填比为40%左右时,有最大的总比冲量和毁伤威力。     

温压炸药内爆炸压力特性及威力试验研究

为研究温压炸药内爆炸压力特性和威力,基于爆炸相似律与理想气体状态方程分析建立了冲击波超压及准静态压力计算模型,并利用爆炸罐开展了温压炸药和梯恩梯（TNT）炸药裸药柱内爆炸试验。结果表明：内爆炸压力效应包括冲击波压力和准静态压力,准静态压力上升伴随着冲击波的多次反射,反射结束后准静态压力上升到峰值并维持较长时间;温压炸药内爆炸冲击波超压峰值和准静态压力峰值较TNT炸药分别提高了18.0%和62.9%,基于内爆炸冲击波超压和准静态压力计算得到的温压炸药TNT当量分别为1.18和1.63.     

铝粉粒度对奥克托今基空爆温压炸药能量释放的影响

为了研究含铝空爆温压炸药(TBX)的能量释放规律及铝粉粒度对其的影响,以野外近地实测与有限元分析软件Autodyn数值计算相结合,获得了TBX的冲击波超压场。对梯恩梯（TNT）在空爆情况下的超压场进行实验及其分析,基于TNT实验结果分析了TBX的能量水平以及铝的后燃烧效应对爆热的贡献。结果表明：含铝TBX的能量释放率呈现先降低、后逐渐升高的趋势,TBX在3 m近场处的超压主要由高能炸药及氧化剂贡献;而5 m处铝粉吸热,出现削弱冲击波的现象;由于铝粉的后燃烧效应,远场处的能量释放率较高,5 kg TBX在13 m处可达到1.93倍TNT当量。铝粉粒度对TBX的影响主要体现在氧化铝对总能量的衰减作用和细铝粉对远场的超压贡献不足两个方面。采用5 kg TBX实测数据对Autodyn模拟结果进行校正,通过校正过的约束条件计算质量为1 000 kg的TBX,计算得到颗粒级配铝粉的TBX有效毁伤半径可达72 m,较TNT增加了50%.     

温压炸药爆炸过程的瞬态温度

为了更好地测量炸药爆炸过程瞬时高温,在原子发射光谱理论的基础上,研制了一套瞬态多谱线测温系统,系统的时间分辨率可达微秒级。通过对三种配方温压炸药爆炸过程的实时测量,获得了其温度随时间分布的曲线。曲线的两个峰值如实反映了温压炸药爆炸过程中最初无氧燃烧反应和后续有氧燃烧反应。多组实验结果表明,多谱线测试系统相对偏差低于2.6%,重复性较好,可以部分消除双谱线法中因所选谱线组不同而引起的计算结果的不确定性。