物理界面对炸药慢速烤燃特性的影响

利用自行设计的烤燃试验装置,在1℃/min的升温速率下对RDX基高能炸药进行了慢速烤燃试验。用FLUENT软件进行了模拟计算,研究了3种物理界面(空气、T-09耐烧蚀隔热涂料和GPS-2硅橡胶涂料)对炸药慢速烤燃特性的影响。结果表明,物理界面是影响炸药慢速烤燃响应特性的重要因素。相同条件下,物理界面为空气时,能增加烤燃弹的烤燃响应温度、响应时间以及烤燃响应的剧烈性;物理界面为惰性材料时,能增加烤燃弹的烤燃响应温度、响应时间,降低烤燃弹烤燃响应的剧烈性。数值计算结果表明,炸药慢速烤燃响应温度及烤燃时间受物理层厚度的影响,物理层厚度为0~5mm时,炸药烤燃响应温度、烤燃时间随着物理层厚度的增加而增大;物理层厚度为2.5mm时,炸药烤燃响应温度、烤燃时间达到最大值,之后随着物理层厚度的增加而减小。     

约束对DNAN基熔铸炸药点火反应特性的影响

为了探究约束对2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药点火反应特性的影响，设计了不同壁厚条件下单端点火试验和相同壁厚的爆轰试验；基于爆炸相似理论，通过对比爆轰试验与点火试验产生的冲击波超压，估算了炸药在点火试验中产生的等效反应药量。结果表明，DNAN基熔铸炸药在一般约束条件下(壁厚小于10mm),经黑火药引燃后仅发生燃烧反应；在强约束条件下(壁厚20、30、40及50mm)反应更为剧烈，但未发生典型的燃烧转爆轰过程，反应烈度为爆燃或爆炸级。DNAN基熔铸炸药发生反应的等效反应药量随着管体壁厚增大，爆炸百分比从23.9%依次增加至34.8%、77.3%及78.7%。可知在一定范围内增强约束条件，炸药燃烧进程会随之加快，反应更为剧烈，但当约束条件足够强时，这种促进作用将不再明显。     

用弹簧探针法测试含硼铝炸药的爆轰性能

为探索硼铝复合粉在热固PBX中的应用,以HMX为基,加入氧化剂高氯酸铵(AP)、硼铝复合粉和聚氨酯黏结剂,设计和制备了6种配方的含硼铝炸药;分别制备3种带壳体及3种不带壳体的Φ50mm含硼铝炸药柱;用弹簧探针法测试了无壳体药柱和带壳体药柱的爆速,分别用经验公式和相对凹坑深度法计算了爆压,讨论了硼铝复合粉含量对其爆轰性能的影响。结果表明,炸药GH-4、GH-5和GH-6用手工浇注成型,Φ50mm×150mm炸药柱密度在1.530~1.570g/cm3之间,爆速在6.900~7.400mm/μs之间,爆压约19GPa,适用于含硼铝炸药配方筛选;炸药PF-1、PF-2和PF-3用真空振动浇注成型,Φ50mm×110mm炸药柱密度约1.693g/cm3,爆速在7.800~8.000mm/μs之间,爆压约24GPa。炸药PF-3中含质量分数20%、硼铝质量比1∶1的复合粉,含金属炸药的组合效应使少量硼铝复合粉在反应区参加反应,其爆速和爆压值较其他配方高,表明弹簧探针法可作为炸药爆速测试的一种补充电测法,在无法实施铜箔探针法的情况下,可以考虑用弹簧探针法。     

高固含量HMX基浇注PBX的烤燃试验研究

参照美国MIL-STD-2015C非核弹药的危险性评估试验,研究了新研制的高固含量HMX基浇注PBX(PBX-9010)的热刺激响应特性,进行了升温速率为1、3、10和100℃/min的烤燃试验,用SEM、XPS和DSC-TG对烤燃试验前后的PBX-9010样品进行了表征。结果表明,PBX-9010炸药均发生了燃烧的低等级反应,是一种高安全性不敏感炸药。升温过程中PBX-9010炸药表面出现"脱粘"现象,烤燃分解反应是由HMX的热分解反应引起,HMX的晶型转变和黏结剂对烤燃试验结果均有重要影响。     

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。     

非理想炸药爆炸试验及威力评估（英文）

对HMX基含铝炸药进行了自由场爆炸试验,通过理论计算和仪器测量获得了爆炸冲击波参数和火球热效应数据。依据爆炸效应,提出了一种针对含铝炸药爆炸威力的评价方法。结果显示,在试验范围内,相比TNT炸药,该含铝炸药的冲击波超压(Δp)和冲量(I)在最大处分别提高了33.1%和28.9%;火球的温度、尺寸也更高、更大,在高温区域(温度大于2000℃),该含铝炸药的温度持续时间是TNT的7倍;提出的对含铝炸药爆炸威力评价的方法更能精确揭示含铝炸药的综合爆炸性能,该方法也可以应用到其他相似含铝炸药爆炸威力的评价上。     

几何尺寸对DNAN基熔铸炸药慢烤响应特性的影响

为研究几何尺寸对DNAN基熔铸炸药热反应规律的影响,自行设计了慢烤试验装置,采用多点测温慢烤试验方法,分别在1°C/min和3.3°C/h两种升温速率下进行了4种尺寸(Φ19mm×19mm、Φ19mm×38mm、Φ19mm×76mm、Φ30mm×30mm)弹药的慢烤试验,建立了炸药慢烤试验计算模型,采用Fluent软件计算了升温速率3.3℃/h下一维、二维方式几何尺寸增加时烤燃弹的响应情况。结果表明,几何尺寸和升温速率共同影响烤燃弹的响应特性;对相同烤燃弹,在升温速率3.3℃/h下加热响应等级比升温速率1℃/min下的更剧烈;在升温速率3.3℃/h下,烤燃弹点火位置均位于几何中心,并且随着几何尺寸的增加,点火时刻烤燃弹的外壁温度逐渐降低,烤燃弹存在发生点火反应的最低环境温度为174.74℃,且当药柱长径比为4时,点火时刻外壁温度随着药柱直径的增加呈指数衰减趋势。     

硝酸酯对RDX基含铝炸药驱动能力的影响

为了研究硝酸酯对RDX基含铝炸药驱动能力的影响,采用圆筒试验研究了含硝酸酯的RDX基含铝炸药加速圆筒壁膨胀速度和格尼能的变化过程,并与不含硝酸酯的RDX基含铝炸药进行了对比,分析了硝酸酯对炸药能量释放特性及金属驱动能力的影响。结果表明,硝酸酯可改善RDX基含铝炸药的铝氧比,改变其反应速率;在反应初期,含硝酸酯的RDX基炸药加速筒壁的速度低于不含硝酸酯的炸药,而在爆炸反应中后期,含硝酸酯的RDX基炸药加速筒壁的速度以及格尼能均高于不含硝酸酯的炸药;含硝酸酯的RDX基含铝炸药的能量释放特性使其适合用于破片战斗部中,可提高其金属驱动能力。     

真空环境下铝含量对HMX基炸药爆炸场压力和温度的影响

为研究真空环境下铝粉含量对HMX基含铝炸药爆炸反应机制的影响,利用密闭爆炸罐测量了铝质量分数为15%(OA1)、20%(OA2)、25%(OA3)和30%(OA4)4种含铝炸药的爆炸场压力与温度,并采集分析了炸药爆炸气体产物。结果表明,4种含铝炸药的准静态压力大小依次为OA2OA1OA3OA4,炸药OA2爆炸威力最大;爆炸场平衡温度高低依次为OA4OA3OA2OA1,表明平衡温度随炸药中铝粉含量的增大而升高;首次峰值温度高低依次为OA1OA2OA3OA4,炸药OA1和OA2到达首峰温度值的时间远快于炸药OA3和OA4,除炸药OA1外其余3种炸药均有二次峰值出现,说明含铝质量分数15%和20%的炸药中部分铝粉提前反应;铝粉反应率大小依次为OA1OA2OA3OA4,表明随铝粉含量的增加,铝粉反应完全性降低。     

高品质压装HMX基PBX炸药的冲击波感度

为改善HMX基PBX的安全性能,通过隔板试验研究了高品质HMX的粒度对压装PBX炸药冲击波起爆性能的影响.结果表明·对于相对密度较高(98.5％TMD)的压装HMX基PBX,与普通品质(平均粒径30μm)相比,使用高品质HMX(20 μm)后PBX的冲击波感度下降了7％,当高品质HMX的粒度增至150μm后,其冲击波起...     

新型呋咱(氧化呋咱)类炸药爆轰参数的理论计算

以3,4-二(氨基呋咱基)氧化呋咱(BAFF)为结构单元设计了一类新型呋咱(氧化呋咱)类炸药分子.运用预测炸药分解产物的BW法则、计算爆速的Rothsteine方法和计算C-J压力的库珀方法等对该类炸药的爆炸参数进行了理论计算,并与HMX等炸药的爆炸参数进行了比较.结果表明,该类炸药的密度大,爆速和爆压介于TATB和HMX之间,是一类新型高能量密度材料化合物.由于该类炸药分子中含呋咱环具有芳香性,预测其分子的稳定性良好.     

铝粉含量对梯铝炸药爆压和冲击波参数的影响

测试了以TNT为基不同含量含铝炸药的爆压和空中爆炸冲击波参数,通过分析铝粉对炸药爆压、空中爆炸参数和爆炸冲击波超压的影响,建立了爆压与铝氧比的关系曲线、5种TNT基含铝炸药的冲击波相似律方程和TNT/Al炸药的爆压与空中爆炸冲击波超压的关系式.结果表明,随着铝粉含量的增加,炸药的爆压呈指数衰减,近距离的冲击波超压也快速减小,但爆炸场温度和爆炸火球的直径及持续时间会增大.     

RDX基铝纤维炸药水下爆炸的能量分析

将RDX基铝纤维炸药和RDX基含铝炸药进行水下爆炸实验,得到两种炸药在不同位置的压力-时程曲线,经过计算得到两种炸药水下爆炸的能量,并以含铝炸药的能量为铝纤维炸药的参考能量,分析两者的差异及造成差异的原因。结果表明,与含铝炸药相比,铝纤维炸药的压力峰值与冲量降低,铝纤维炸药的比冲击波能降低11%～22%,比气泡能降低11%～15%,比爆炸能降低11%～18%。铝纤维炸药的比爆炸能占爆热的73%～82%,低于含铝粉炸药比爆炸能与爆热的比值(89%～94%)。铝纤维炸药能量未达到其参考能量的主要原因是铝纤维直径较大导致反应不充分以及熔喷法制成的铝纤维中Al2O3含量较高。     

EAK基熔铸分子间炸药的能量和撞击感度

通过水下爆炸试验研究了RDX和HMX对EAK基熔铸分子间炸药水下能量的影响。结果表明,RDX和HMX对EAK基混合炸药起到明显的增能作用,但对含铝和非含铝体系有不同的作用效果。爆速和撞击感度测定表明,EAK—RDX混合炸药爆轰的理想化程度和稳定性及撞击感度随RDX含量的增加而增加。从能量和撞击感度两个方面综合考虑,RDX的较佳加入量应为20％～30％。     

基于可控泄压法研究发射药装药对慢速烤燃响应的影响

为评价发射药在装药环境下的敏感性,采用可控泄压法模拟发射药装药的壳体约束特征;设计了一种可控压力的泄压部件,安装在测试弹一端,以此模拟不同拔弹力的壳体约束强度;采用半密闭爆发器对泄压压力进行验证;分别用泄压测试弹和标准测试弹(参比弹)对单基药和低敏感发射药进行慢烤试验,研究其对发射药慢烤响应的影响。结果表明,在半密闭爆发器实验中,在设计的10MPa和5MPa燃气压力下,泄压部件响应迅速,泄压压力响应偏差小于10%;泄压测试弹和标准测试弹中,单基药均发生较剧烈的燃烧反应,二者响应程度差别较小;对于低敏感发射药,在泄压测试弹中发生相对温和的燃烧反应,而在标准测试弹中发生较剧烈的燃烧反应,响应程度存在较明显的差别。     

AP对炸药空中爆炸参数的影响

为研究AP对炸药空中爆炸性能的影响,在RDX和HMX基混合炸药和含铝炸药中添加AP,并进行了空中爆炸性能试验.从冲击波超压、爆炸火球的最大半径及火球持续时间、爆炸场温度等方面分析了AP对炸药空中爆炸性能的影响.结果表明,AP对空中爆炸冲击波超压的影响与主炸药的种类有关,加入AP后,混合炸药的冲击波超压降低,含铝炸药的冲击波超压增大;随着AP含量的增加,最大火球半径和火球持续时间及爆炸场温度都减小.     

CL-20基含铝炸药组分微结构对其爆炸释能特性的影响

为了改善铝粉在CL-20基含铝炸药中的反应动力学特性,利用溶剂-非溶剂法制备了CL-20/Al复合颗粒,实现了CL-20与Al在微结构上的紧密结合,通过直接法制备了由CL-20/Al复合颗粒构成的组分质量分数为85%CL-20/10%Al/5%黏结剂的含铝炸药,并与常规法制备的相同组成的CL-20基含铝炸药进行了机械感度、爆热、爆炸罐试验和圆筒试验等结果的对比。结果表明,CL-20/Al复合颗粒会使含铝炸药的撞击感度略有提高,而摩擦感度不变,但总体上对机械感度影响不大;通过CL-20/Al在微结构上的复合,缩短了Al粉与爆轰产物之间的扩散距离,可以显著改善Al粉的反应动力学性能,提高Al粉在含铝炸药爆炸过程中的反应完全性,促使部分Al粉在爆轰区内参与反应,相比于常规法制备的相同组成的含铝炸药,可使含铝炸药的爆热从6787J/g提高至6930J/g,爆炸罐内爆炸场最高温度从544.3℃提高至661.2℃,格尼系数由2.88mm/μs提高至3.10mm/μs。     

含铝炸药JWL状态方程参数的确定

用圆筒试验研究了Φ25 mm和Φ50 mm含铝炸药的JWL状态方程,采用解析求解和二维数值模拟,得到了两种含铝炸药的JWL状态方程参数.结果表明,压装含铝炸药的后加速能力较强.含铝炸药的加速能力与JWL状态方程参数与尺寸有关.     

HMX颗粒特性对压装PBX苏珊感度的影响

采用苏珊试验测试了HMX基压装PBX炸药在低速撞击下的感度,研究了HMX的晶体品质、颗粒尺寸等对PBX撞击感度的影响。结果表明,HMX晶体品质的提高有利于提升PBX的反应阈值速度;在晶体品质相当的情况下,当HMX颗粒由20μm增大到105μm时,PBX的苏珊撞击响应的阈值速度由47m/s升至59m/s,而撞击响应的程度有一定下降。苏珊试验中存在一个临界撞靶速度(约100m/s),低于该速度,含高品质HMX的PBX反应程度小于含普通品质HMX的PBX;高于该速度,含高品质HMX的PBX反应程度则大于含普通品质HMX的PBX。     

金属柱壳约束对非理想炸药驱动效率的影响

通过分析金属柱壳在内部炸药滑移爆轰作用下的动力学响应,建立了爆轰产物压力与壳体径向膨胀位移、材料动态屈服强度之间的关系式。基于Taylor假定确定了壳体完全破裂时爆轰产物压力的阈值。以两种具有相近格尼系数的RDX基含铝炸药为例,对该模型的适用性进行了验证。结果表明,相同壳体下,与无硝酸酯的RDX基含铝炸药相比,含硝酸酯的RDX基含铝炸药的驱动能量利用率具有明显优势。当壳体材料动态屈服强度从0.2GPa增至0.8GPa时,其有效作功能的相对增量约从7.5%迅速增大至15.2%,符合战斗部实际应用中的趋势,表明该分析模型可用于非理想炸药驱动作功性能的综合评价。