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。     

有限空间炸药装药内爆炸威力的评估方法综述

通过分析有限空间内爆炸过程和能量释放特点以及自由场与有限空间内爆炸的能量输出特性,讨论了冲击波压力-冲量、屋顶举起位移、准静态压力和冲量-准静态压力4种内爆炸威力评估方法的适用性,提出应当使用冲击波峰值压力和冲量评估炸药爆轰释放的能量、准静态压力评估炸药内爆炸释放的总能量、屋顶举起位移和冲量-准静态压力权衡的方法评估炸药内爆炸的综合威力性能。附参考文献27篇。     

铝粉粒径对HMX基温压炸药在密闭空间爆炸参数的影响

为研究铝粉粒径对HMX基温压炸药在密闭空间爆炸参数的影响,对铝粉中位径(D_(50))分别为2.7μm(配方1)、5.4μm(配方2)、23.8μm(配方3)和96.9μm(配方4)的HMX基温压炸药在球形爆炸罐进行了内爆试验,利用压力测试系统测得了爆炸后的反射波压力曲线,根据反射波超压峰值、冲量、准静态压力、准静态压力上升时间和压力衰减系数5个特征参数分析爆炸能量输出特性。结果表明,随着铝粉粒径的增加,反射波超压和冲量呈先增加后减少的趋势;配方2的反射波超压和冲量最大,分别比配方1高13%和7.4%,比配方3高35.6%和16.8%,比配方4高47.8%和32.7%;配方2的准静态压力P_(QS)最高,分别比配方1高3.9%,比配方3高1.8%,比配方4高1.6%;准静态压力上升时间长短依次为:配方1配方2配方3配方4;压力衰减系数大小依次为:配方1配方2配方3配方4。表明铝粉粒径对反射波压力和准静态压力影响较大。     

高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波特性

为了研究高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波传播特性,利用AUTODYN有限元软件,研究了不同海拔高度及其解耦对应的低温条件和低压条件对运动装药爆炸冲击波超压场的影响规律;建立了预测低温环境和低压环境下运动装药爆炸冲击波超压的理论计算模型,并通过试验数据和数值模拟进行了对比验证。结果表明,该计算模型可以有效预测不同低温、低压以及低温和低压耦合的高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波超压;海拔高度从0升至10000m,冲击波超压峰值平均减小35.6%,冲击波作用范围增加62.0%;随着环境温度降低,冲击波超压峰值平均增加0.43%,冲击波作用范围减小11.9%;随着环境压力降低,冲击波超压峰值平均减小36.4%,冲击波作用范围增加83.5%;不同海拔高度下装药运动速度引起的冲击波超压增大系数变化规律与解耦对应的低压条件影响规律基本相似;高海拔环境对运动装药爆炸冲击波的作用范围及超压的影响主要取决于低压条件,低温条件的影响程度较小。     

不同起爆方式对TNT水中爆炸作用的影响

通过小型爆炸水池实验,研究了端面点起爆和中心点起爆状态下TNT装药水中爆炸能量输出结构的变化规律,并将两者进行了对比.结果表明,装药端面点起爆后,能量输出结构-冲击波压力峰值和比冲量有较大的变化,靠近起爆端方向的冲击波压力峰值和比冲量变化均较其他方位提高,端面点起爆状态比中心点起爆特定方位的冲击波压力峰值和比冲量增大约10%.得出在装药形状基本不变的条件下,改变起爆方式即可实现在水下特定方位处的爆炸能量输出结构变化.另外,聚能结构的存在,对爆炸远区冲击波比冲量的提高有益.     

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。     

Al/PTFE与炸药组合装药的爆炸释能特性

为探究Al/PTFE活性材料与高能炸药组合装药的爆炸释能特性，制备了3种包含不同组分和质量的Al/PTFE活性材料的组合装药样品，并进行了爆炸试验，测量了不同距离处的自由场入射冲击波超压，拍摄了活性材料抛撒、反应、火球扩展等过程的图像，通过与裸装药静爆试验进行对比，分析了活性材料的反应特性及对冲击波超压参量的增益机理。结果表明，活性材料抛撒过程中经历了自身反应、与爆轰产物的无氧反应以及铝粉等与空气的有氧反应，相比于裸装药，二次反应增大了爆炸火球半径并大幅延长了火光持续时间，在中远场范围内有效增强了冲击波，2.5m测点处冲击波超压和比冲量最大分别达到了裸装药的1.8倍和1.5倍，且铝粉浓度越高，增益比例相对越强，但随着传播距离增大，铝粉稀释，差异逐渐缩小；通过选用合适组分比例和质量的Al/PTFE活性材料，有益于弥补近场材料破碎和抛撒造成的冲击波能量损失，同时后燃反应为中远场提供能量补充，有望实现爆炸释能整体增益。     

双元炸药装药空中爆炸的输出特性

选择3种复合炸药制备了双元炸药装药试样,测量了其空中爆炸冲击波超压-时间历程,并与单一炸药装药进行了比较.研究了双元装药结构空中爆炸的输出特性,采用高速摄影仪测定了爆炸火球的特征参数.结果表明,双元炸药装药结构可使两部分装药之间产生能量耦合,从而提高装药的能量输出.采用外层高爆速炸药包裹内层非理想炸药的内外层双元装药结构,不仅能提高空中爆炸的冲击波效应,而且可以增加爆炸火球的持续时间.     

TNT、PBX和Hexel空中爆炸冲击波参数的实验研究

利用空中爆炸测试系统,对相同质量不同密度不同装药的TNT、PBX和Hexel进行了空中爆炸参数测试。比较了3种炸药在相同测点处的冲击波峰值超压和冲量的大小。研究了冲击波峰值超压和冲量与比例距离的关系。结果显示,TNT的冲击波峰值超压和冲量明显低于PBX和Hexel;在比例距离（1．8～4．9）m／kg^1/3。范围内,Hexel的冲击波峰值超压和冲量高于PBX。当比例距离为6．1m／kg^1/3时,Hexel的冲击波峰值超压和冲量与PBX相当。     

装药埋深对地表空气冲击波影响的试验研究

为研究土壤中装药埋深对地表空气冲击波传播规律的影响，开展了5kg TNT的触地爆炸试验以及埋深分别为0.108、0.228、0.85m的爆炸试验，获得了多个比例距离处的冲击波峰值压力、冲量以及正压作用时间数据，分析了埋深对冲击波传播特性的影响。结果表明，冲击波峰值压力和冲量随着埋深的增加而减小，随着爆距的增大而减小；触地爆炸比例距离为4的测点处其峰值压力是比例距离为1处的3.24%,埋深为0.108m的爆炸试验比例距离为4处的测点其峰值压力是比例距离为1处的25.02%;埋深为0.108m时，比例距离为1处的峰值压力和冲量分别是触地爆炸对应值的8.7%和20.4%;并对两种工况的正压作用时间进行了分析，触地爆炸的正压作用时间随爆心距增加呈指数增加，埋深为0.85m的爆炸试验其正压作用时间呈对数增加。通过对试验数据的进一步分析，建立了冲击波峰值压力、冲量与埋深、比例距离的工程计算模型，可用于浅埋爆炸时弹药威力评价与毁伤效能预估。     

炸药空中与水中爆炸冲击波超压的换算关系

通过经验公式分析及模拟实验研究,对炸药装药空中与水中爆炸产生的冲击波超压换算关系进行了研究.结果表明,当比例距离r=R/W1/3的取值范围在1.5～2.5时,炸药装药空中与水中爆炸冲击波超压有定量的换算关系,并拟合出确定的换算公式.通过理论和经验数据分析,得出其他装药水中冲击波超压TNT当量的换算方法,冲击波参数TNT当量应根据炸药水中爆炸的冲击波能进行换算.通过对比证明,根据冲击波参数TNT当量修正后的经验公式计算结果精度可以满足工程设计使用.     

低附带毁伤弹药爆炸威力的理论分析与试验研究

为适应现代反恐作战的需求,提出了一种新型低附带毁伤弹药,根据爆炸力学相关理论建立了杀伤元抛撒速度与复合材料外壳、装药三者之间的关系模型.通过静爆试验,利用压力传感器测试出3种不同装药爆炸后的超压曲线.结果表明,从压力曲线来看复合材料外壳装药与纯炸药、发泡塑料外壳装药爆炸产生的冲击波超压曲线不同,正压作用时间长.最后得出,与传统杀爆弹相比低附带毁伤弹的杀伤区域较小,而在较小的杀伤区域内杀伤效应更强.     

负压条件下球形爆炸容器内乳化炸药冲击波参数研究

为了探究负压条件下乳化炸药冲击波参数，在4m直径可调真空度球形爆炸容器内，开展不同负压和不同药量条件下的乳化炸药内爆实验，获得冲击波的超压时程曲线，重新拟合了乳化炸药在不同负压环境下的峰值超压公式和正压冲量公式。结果表明，乳化炸药质量每减少50g,峰值超压平均下降27%;环境压力每降低20kPa,峰值超压平均下降8.66%;乳化炸药在不同负压环境下的正压冲量约为单质炸药的81.3%;负压条件下的乳化炸药峰值超压和正压冲量实验值与传统经验公式相比误差均大于10%,而基于常压实验值拟合的公式与不同工况下的实验值误差均小于4%,能够精确预测不同负压环境下乳化炸药的冲击波参数。     

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...     

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。     

聚多巴胺包覆混合粉体抑制甲烷爆炸的实验研究

为了减小甲烷爆炸带来的影响,研究了多巴胺自聚合合成聚多巴胺,包覆二氧化硅和碳酸钙混合粉体,在自主研发的亚克力管道实验平台进行甲烷爆炸实验。进行不同浓度聚多巴胺包覆混合粉体的抑爆对比实验,以探究多巴胺浓度对甲烷爆炸的影响。通过粒径分析、电镜扫描、热重分析等技术手段对聚多巴胺包覆混合粉体进行表征分析。实验结果表明聚多巴胺包覆混合粉体符合一般抑爆粉体特征。结合分析最大爆炸超压、火焰传播特征图像来探究其甲烷抑爆性能。分析其爆炸超压时,当多巴胺浓度为0.6 g/L时,相比未喷粉工况,最大爆炸超压下降了32.31%。结合表征分析探究了抑爆机理。     

聚多巴胺包覆混合粉体抑制甲烷爆炸的实验研究

为了减小甲烷爆炸带来的影响,研究了多巴胺自聚合合成聚多巴胺,包覆二氧化硅和碳酸钙混合粉体,在自主研发的亚克力管道实验平台进行甲烷爆炸实验。进行不同浓度聚多巴胺包覆混合粉体的抑爆对比实验,以探究多巴胺浓度对甲烷爆炸的影响。通过粒径分析、电镜扫描、热重分析等技术手段对聚多巴胺包覆混合粉体进行表征分析。实验结果表明聚多巴胺包覆混合粉体符合一般抑爆粉体特征。结合分析最大爆炸超压、火焰传播特征图像来探究其甲烷抑爆性能。分析其爆炸超压时,当多巴胺浓度为0.6 g/L时,相比未喷粉工况,最大爆炸超压下降了32.31%。结合表征分析探究了抑爆机理。     

基于气固两相反应流的温压炸药能量释放规律数值模拟及实验验证

为研究气体环境、铝粉含量、空间体积对温压炸药能量释放的影响,基于气固两相反应流模型,建立有限差分-物质点耦合算法,对温压炸药密闭容器内爆炸流场演化进行数值模拟及实验验证。结果表明,温压炸药在空气环境中爆炸释放的能量高于氮气中,壁面冲击波峰值压力和空间准静态压力的增幅分别在20%和80%以上,空间准静态压力随空间体积的增大呈先增大后减小的趋势;铝粉含量越高,冲击波在传播过程中衰减得越慢,空间准静态压力越高;铝粉燃烧反应度随空间体积的增加而下降,当比空间体积超过100m³/kg时,反应度下降到90%以下,且铅粉含量越高,其反应程度越低。     

不同壳体装药爆炸威力的数值模拟及试验研究

为研究装药壳体材料对爆炸威力的影响,对不同壳体装药在空气和混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了数值模拟及试验研究.结果表明,在相同的装药情况下,碳纤维复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压相对D6A钢壳体装药的高.因碳纤维复合材料壳体装药爆炸时不产生破片,所以对远距离目标不造成破坏,而D6A钢壳体装药爆炸时产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应.从混凝土靶的爆炸破坏效应来看,碳纤维复合材料壳体装药在阻抗匹配方面要比D6A钢壳体装药好,更利于爆炸冲击波的传播.在同样装药的情况下,碳纤维复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于D6A钢壳体装药.静爆试验证明了数值计算与试验结果相一致.     

炸药件在模拟跌落试验中的响应

为了解加速老化对炸药件撞击安全性的影响,开展了PBX-6炸药件在温度65℃、时间180d和365d的加速老化试验,建立了Φ100 mm炸药件模拟跌落试验方法.对加速老化前后的PBX-6炸药件进行了带内外壳约束的模拟跌落试验,根据压力传感器测量炸药反应产生的冲击波超压,用高速相机拍摄炸药件不同速度的跌落撞靶过程,结合收集的实验残余物形貌来评定反应等级.结果表明,对于未老化或加速老化时间相同的试样,跌落高度越高,爆炸冲击波超压和爆燃反应程度越大.对于未老化和加速老化试样,跌落高度相同时,老化试样的爆炸冲击波超压和爆燃反应程度较大,撞击安全性降低.