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。     

战斗部壳体对水下爆炸威力影响的数值模拟研究

采用LS-DYNA软件对装药半径为0.15 m、0.42 m、0.55 m的有/无壳体战斗部的爆炸特性进行数值模拟研究。分析了炸药在有无壳体的水下爆炸时的冲击波压力、气泡脉动压力等特性参数。对比总结了不同网格密度、不同当量、不同装药半径及有/无壳体的数值计算结果。结果表明,壳体对水下爆炸气泡脉动的影响较为显著。壳体厚度对气泡形成时间没有太大影响,但对气泡压力峰值影响较大。因此,研究战斗部水下爆炸威力时必需考虑壳体因素。     

壳体材料及厚度对装药水下爆炸冲击波特性影响数值研究

为研究装药的壳体材料类型、壳体厚度对水下爆炸冲击波特性的影响,针对50 g球形TNT和H6炸药,采用不同厚度的钢壳、聚碳酸酯塑料壳和氯丁橡胶壳填装,通过AUTODYN软件开展水下爆炸数值模拟研究。结果表明壳体填装会对炸药水下爆炸冲击波产生一定的约束作用,并且约束作用与壳体材料、壳体厚度和爆距相关。     

热刺激约束DNAN基不敏感熔铸炸药装药点火后反应演化调控模型

针对热刺激下熔铸炸药点火时基体炸药已处于熔融液化状态，反应产生的高温气体以气泡云形式在液态炸药中扩展和反应的物理特性，考虑燃烧气泡云尺度分布和激活发展机制，建立了熔铸炸药点火后燃烧气泡云反应演化调控模型，可较好地反映炸药本征燃烧速率、壳体约束强度、装药结构尺寸、预留空气隙体积、泄压孔面积等对装药反应演化过程和终态反应度的影响规律，并通过与实验结果对比验证了模型的适应性。结果表明：随着壳体约束强度和装药尺寸增加，装药自增强燃烧速度增长越快，装药反应烈度增大；通过泄压孔结构冲开阈值和泄压孔面积的匹配设计，实现装药反应烈度控制，在本研究装药条件下，泄压孔面积占壳体总面积达8.6‰时可控制装药反应烈度为燃烧，为装药热安全性设计和烈度评估提供理论依据。     

约束HMX基PBX炸药裂缝中燃烧演化实验

为了研究约束装药裂缝中的燃烧演化规律,获取典型尺寸裂缝中的对流燃烧特性,加深对意外事故条件下武器装药发生点火后转变为高烈度反应过程的机理性认识,采用热点火方式结合高速摄影、压力测量等测试技术,对约束条件下某奥克托今（HMX）基高聚物粘结炸药（PBX）（HMX质量分数为95%）不同宽度预置裂缝（50,100,200 μm）中燃烧演化过程开展了实验研究。结果表明,约束装药内部50 μm宽裂缝中的对流燃烧能够产生超过250 MPa的压力,燃烧波阵面传播速度超过400 m·s^-1;裂缝越宽,对流燃烧产生的峰值压力越低,燃烧波阵面传播速度越快;炸药裂缝中的对流燃烧演化主要包含4个阶段：较低压力梯度下点火药燃烧产物的早期对流传播（炸药表面未反应）;产物气体的稳定对流传播伴随炸药表面燃烧导致的裂缝增压过程;炸药大量燃烧导致急速增压伴随约束壳体变形和炸药破裂;极端高压下约束壳体的解体泄压过程。     

壳体厚度对TNT炸药快速烤燃响应的影响

采用自行设计的快速烤燃试验方法,测试厚度为2,4,6 mm梯恩梯(TNT)装药壳体的响应状态,结合TNT的高压差示扫描量热(PDSC)分解特性,研究了厚度对炸药装药响应的影响.结果表明:在快速烤燃试验条件下,壳体厚度由2-6 mm变化时,TNT炸药均为爆炸反应等级;壳体厚度变化对TNT炸药响应等级没有显著影响,但炸药装...     

强约束固体炸药燃烧裂纹网络反应演化模型

为表征受约束装药非冲击点火后的反应演化行为,建立了燃烧裂纹网络反应演化理论模型。该模型量化了反应烈度,通过与实验结果对比验证了模型的适应性。结果表明：壳体约束越强,高温产物气体自增强燃烧越迅速,装药反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;装药结构尺寸越大,炸药反应初期高温产物气体流动和表面燃烧导致裂纹增压扩展过程的时间越长,但后期反应越剧烈,壳体破坏时装药反应度越大;点火阈值压力对装药最终的反应烈度影响不明显。炸药燃烧裂纹网络反应演化模型可较好地反映炸药本征燃烧速率、约束强度、装药结构尺寸等对反应演化的影响规律,为弹药在意外刺激下的安全性设计和烈度量化评估提供了理论基础。     

含微/纳米铝粉燃料空气炸药爆炸特性

利用20 L爆炸装置开展了含微/纳米铝粉燃料空气炸药爆炸特性研究.试验结果表明:微米铝粉中加入5％和10％纳米铝粉后,混合铝粉爆炸压力峰值增幅分别为24.4％和58.5％,最大压力上升速率增幅达到80.6％和103.4％,纳米铝粉含量大于10％对于爆炸效应增加没有明显作用;固液比为30/70的燃料空气炸药,点火能从11.83 J增加到28 J,其爆炸压力从0.28 MPa增大到0.52 MPa,爆炸温度从834℃增大到1118℃,表明增大点火能可以提高燃料空气炸药爆炸参数;提高微/纳米铝粉含量,能够有效提高固液型燃料空气炸药爆炸压力和爆炸温度.     

76 mm口径EFP成形过程数值模拟及影响因素研究

采用LS-DYNA3D对76mm口径药型罩爆炸成型弹丸(EFP)的成形过程进行了数值模拟，模拟结果与实验数据基本吻合．通过数值模拟着重分析了装药长径比L／D、壳体厚度、药型罩壁厚对EFP速度的影响规律，得到了有关EFP成形速度公式，得出EFP速度随L／D的增大而增大，随药型罩厚度增大而减小，受装药外壳厚度影响不大．     

慢烤过程中热应力对HMX基含铝炸药装药响应特性的影响

为获得炸药装药在慢烤过程中热应力的变化规律,设计了一套热应力测试装置,获得了奥克托今(HMX)基含铝炸药装药在密闭约束条件下热应力随温度的变化曲线;通过调整烤燃弹内惰性包覆层与装药的体积比,改变慢烤过程中装药热应力的上升速率,研究了烤燃弹临界响应温度及其三种工况下的响应剧烈程度。结果表明,壳体的约束作用使得装药的热应力随着温度的上升而逐渐增大,根据热应力变化速率的差异,可将整个过程分为6个阶段,其影响因素依次为热膨胀、孔隙率下降、HMX晶型转变、HMX缓慢分解、部分小分子气体泄漏、HMX加速分解,当温度升至208℃时,热应力达到9.2 MPa,装药随即点火;在烤燃弹的装药表面增加热膨胀性较强的硅橡胶包覆层,则会加快装药热应力的增长速率,使得装药的临界点火温度下降,但不会改变装药响应的剧烈程度。     

组元配比对高能球磨固态还原反应的影响

研究了两种球磨强度下不同铝含量的Al/CuO高能球磨固态还原反应.理想配比的Al/CuO的反应孕育期最短.偏离这一配比,孕育期增长,反应由燃烧式逐渐过渡到渐进式完成.球磨强度的提高能够扩大以燃烧式进行的组元配比范围.当铝含量超过理想配比中的比例,随Al含量增加,反应由单一还原反应向还原+合成反应模式转化,反应产物依次为Cu+Al2O3、Cu9Al4+Al2O3、CuAl2+Al2O3、Al(Cu)+Al2O3,并与球磨Al-Cu- Al2O3体系反应进行了对比.     

超空泡鱼雷推进系统相关问题设计初探

总结了超空泡鱼雷对推进系统的3个设计要求，通过超空泡鱼雷推进系统与传统推进系统比功率的对比，确定超空泡鱼雷推进装置的类型宜选喷射推进装置；计算确定了鱼雷航程与燃料比冲量及密度的关系，选择水反应金属作为主要燃料。对采用金属水反应发动机的超空泡鱼雷推进系统工作原理和控制方式进行了详细论述，提出使用启动药柱和涡流旋转燃烧室解决金属水反应发动机启动和持续反应的问题，通过改变超空泡鱼雷尾部喷嘴喷出气体的方向来控制鱼雷的航行姿态。研究表明，采用铝水反应发动机的喷射推进系统可以满足超空泡鱼雷推进系统的设计要求。     

冲击作用下CL-20含能共晶的反应分子动力学模拟

共晶技术是降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)感度的有效方法之一,研究冲击作用下CL-20共晶的化学反应,有助于理解CL-20共晶的冲击反应机制,对炸药安全评价分析具有重要意义。本研究采用ReaxFF-lg反应力场的分子动力学方法,同时结合非平衡加载方法,对CL-20/2,5-二硝基甲苯(DNT)、CL-20/1,3-二硝基苯(DNB)和CL-20/1-甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑(MDNT)三种共晶在2～5 km·s^-1冲击速度下的冲击压缩过程进行了分子动力学模拟,获得了含能共晶在冲击作用后的热力学演化特征、初始化学反应路径和产物信息,并与CL-20的情况进行了对比分析。研究发现：CL-20/DNT、CL-20/DNB和CL-20/MDNT 3种共晶都有一定程度的降低冲击感度作用,3种共晶的冲击感度顺序依次为CL-20/MDNT>CL-20/DNB>CL-20/DNT。3种共晶的分解反应均是从CL-20分解开始,且CL-20的分解速度比DNT、DNB和MDNT快。在2 km·s^-1冲击速度下,CL-20共晶首先发生聚...     

Fe/SiC界面反应机理及界面优化工艺研究的进展

就Ｆｅ／ＳｉＣ间的界面反应过程和界面优化工艺作了综述。８００℃以上,Ｆｅ／ＳｉＣ发生强烈的界面固相反应,生成复杂的铁硅化物和石墨,界面结合性能显著降低。Ｆｅ原子通过产物层的固相扩散过程可能是该界面反应的速率控制步骤。ＳｉＣ表面化学镀Ｎｉ、氧化处理及ＰＩＲＡＣ工艺等表面涂覆工艺和基体合金化有利于抑制界面反应,优化界面结构,实现Ｆｅ／ＳｉＣ的良好复合     

一种反应式破片压缩断裂方式研究

对某反应式圆柱形破片在静态压缩时出现0°、45°和两角度混合的三种压缩断裂方式进行了研究;利用扫描电镜和电子衍射分别对0°、45°和两角度混合的断面与截面进行扫描分析及能谱分析。结果表明:在0°方向断口主要为解理断口和准解理断口,45°方向为韧窝断口。还利用"史密斯理论"揭示了破片断裂机理。     

伊雷装药的红外光谱研究

研究了伊雷装药的原材料及其机械混合物的红外光谱，通过实验，探索了伊雷装药经反应后最后的生成物及它的反应历程。     

微反应器在强放热反应中的应用

在微反应器中进行强放热化学单元反应是未来含能材料工艺技术发展的一个重要趋势。同常规反应器相比,微反应器在安全、节能、降耗、降低环境污染方面以及提高反应速率、缩短反应时间等方面具有突出的优势。本文概述了微反应器的优点、结构,并对微反应器在含能材料合成过程中强放热单元反应中的应用进行了综述。     

FOX-7合成过程中硝化反应的热危险性

利用全自动反应量热器(RC1e)测定了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)合成过程中的硝化反应热释放速率及传热系数、比热容。结果表明硝化反应加料过程中的平均放热速率约为80 W,保温反应过程中的平均放热速率约为40 W,物料放热量为375.22 kJ·mol-1,理论绝热温升为483.8 K。采用差示扫描量热法(DSC)和热重-微商热重(TG-DTG)法分析了中间体2-(二硝基亚甲基)-5,5-二硝基嘧啶-4,6-二酮的热稳定性,其分解分为两个阶段,起始分解温度为30℃,第一阶段分解峰温为67.01℃,放热量为201.2 J·g-1;第二阶段分解峰温为87.15℃,放热量为1046.6 J·g-1,表明中间体的热稳定性较差。