爆炸抛撒方式对FAE云雾爆轰特性及威力影响的实验研究

为探讨中心药管和径向药管爆炸抛撒对FAE爆轰特性及威力影响,通过高速录像、压电传感器和红外热像仪记录FAE静爆实验。获得两发50kg PO、1.5kg抛撒装药、两种爆炸抛撒作用下的云雾扩散、火球温度、冲击波超压数据。结果表明,采用中心药管和径向药管爆炸抛撒形成的云雾覆盖面积和起爆形态相差不大;后者在云雾和破片均匀性方面优于前者,火球温度比前者增益约12%,冲击波超压比前者增益约20%~35%。     

固液装药结构的FAE爆炸抛撒试验研究

针对一种FAE装药结构，对燃料进行了爆炸抛撒的试验研究，得到了装药结构参数对固液混合燃料抛撒和分散的影响规律，试验结果表明FAE装药结构可行，满足设计要求，为高威力FAE培设计提供了依据。     

燃料-空气炸药战斗部威力评价方法研究

在对几种燃料空气炸药(FAE)战斗部威力评价方法进行分析后,本文提出进行现场TNT爆炸标定实验来确定TNT爆炸冲击波压力场的计算公式.并由此公式来评价FAE的爆炸威力和比威力.研究表明,用现场TNT标定公式要比用TNT经验公式评价FAE战斗部要可信的多,且该方法具有普适性.     

基于超声阵列的云爆燃料浓度分布评估试验方法

云爆燃料爆炸抛撒具有高动态性、冲击波湍流和瞬态特性,其燃料浓度分布是燃料空气炸药(FAE）战斗部设计与引信起爆设计的基础。基于脉冲超声在燃料云雾中的衰减特性,建立FAE爆炸抛撒的多点阵列式动态燃料浓度分布评估试验系统。通过获得的燃料云雾中不同位置的超声衰减曲线,对燃料浓度在时间/空间的变化规律进行评估。研究结果表明：FAE静态爆炸抛撒下,中心区燃料云雾浓度由低至高、再由高减低;偏离中心区越远,浓度低的分布特点。该评估方法可以有效表征云爆燃料抛撒过程的浓度分布,为FAE引信系统的最佳起爆时间与位置提供了试验方法与数据支撑。     

FAE模拟装置温度场参数实验研究

通过外场实验,运用Mikroanscan7200V型红外热成像仪分别对TNT、SEFAE和DEFAE同量级的模拟装置爆炸火球的表面温度进行了测量,分析了同量级的TNT、LSEFAE、GSEFAE、DEFAE炸药的温度场的分布情况,结果表明,DEFAE表面温度最高,高温(≥1 000 ℃)持续的时间也最长;DEFAE的温度场效应要比SEFAE、TNT高;TNT、LSEFAE、GSEFAE和DEFAE在温度场接近最大温度时的火球平均直径的排序为DEFAE＞L-SEFAE＞G-SEFAE＞TNT.     

近地面云雾爆轰地震波的幅频特性

为了更好地认识FAE爆炸作用的特点，适应该类爆炸现象综合评估的要求，文中通过实验研究了近地面FAE爆炸地震波的特征。研究表明：在一定的实验条件下，装药量相同的FAE爆炸地震波比TNT爆炸地震波具有更高的强度，其地面运动持续时间相当，而加速度频谱趋向于更高更宽的频率范围。     

FAE武器爆炸地震信号的时频特征分析

运用小波包分析方法对等药量、同距离处的FAE武器与TNT爆炸地震信号进行了分解重构，对各自在不同频段的能量分布进行了对比分析。结果表明，FAE武器爆炸地震信号的能量主要集中在低频，而TNT爆炸地震信号的能量相对分散，越往高频部分两者的能量幅值渐次降低。     

云爆弹结构对爆炸威力影响规律的试验研究

为了准确获得云爆弹结构对其爆炸威力的影响规律,根据云爆弹的作用原理,设计了中心抛撒药、中心与周边辅助抛撒药2种典型结构的云爆试验装置;采用高速录像和壁面压力传感器,对其静爆试验的威力参数进行了测量和分析.试验结果表明,采用与云爆弹的优化结构相匹配的内壳体,可以显著提高云爆弹的能量利用率和远场超压,提高云爆弹的威力;中心与周边辅助抛撒药结构、钢内壳的试验装置为最佳装置,其火球直径达到30 m,平均TNT当量和14 m处的TNT当量最大值分别为2.19和3.17.     

固体与液体混合燃料抛撒过程数值模拟

固体与液体混合燃料通过爆炸驱动形成燃料空气炸药云团,其爆轰威力在很大程度上取决于云团的状态,云团分布是云爆装置设计的基础。通过数值模拟,研究了固体与液体混合燃料抛撒过程,在Fluent软件的基础上探索了固体与液体混合燃料抛散的数值模拟方法。计算得到的燃料抛撒随时间和空间的扩散过程,其中径向速度、云团范围和湍流过程与实验结果相吻合。研究结果表明,文中建立的数值模型和计算方法能够较好地模拟固体与液体混合燃料的云雾抛散过程,为云爆装置优化设计提供了基础数据。     

高能液固混合燃料配方优化及毁伤分析

为筛选优化高能燃料空气炸药（FAE）的配方组分,以石油醚、环氧丙烷和乙醚作为液体燃料,硝酸异丙酯和硝基甲烷作为液体敏化剂,金属铝粉作为固体组分,通过EXPLO5计算软件比较了不同配比FAE的爆炸压力和爆炸温度,并在无约束条件下进行了液体和液固FAE配方的云雾爆轰实验,对爆炸场、温度场等参数进行了毁伤效果分析,并量化评估了各体系的热毁伤、超压毁伤的效果。结果表明,石油醚、环氧丙烷与硝酸异丙酯混合的混合液体FAE,在石油醚质量占比55%～70%条件下,爆轰性能上表现较优。液固混合FAE中液固比例为1∶1条件下具有较良好的爆轰性能,并在无约束云雾分散实验中表现出最佳的云雾分散状态。两种体系的FAE配方在1 kg的二次起爆药量下云雾爆轰可以稳定反应,能达到爆轰状态,且在毁伤能力均具有较优效果。     

含铝炸药与一次引爆FAE威力特性对比研究

为比较含铝炸药与一次引爆燃料空气炸药（FAE）威力特性，对JHL-2含铝炸药与一次引爆某燃料空气炸药公斤级爆炸冲击波参数进行了测试。结果表明，在相同装药体积情况下，距爆源水平距离为3m、5m和7m处，JHL-2冲击波峰值超压比一次引爆某燃料空气炸药分别提高了13．5％、39．0％和18．5％，正压区冲量提高了21．5％、22．7％和16．5％，正压作用时间略有下降，说明含铝炸药爆炸威力可以达到甚至超过一次引爆FAE。     

云雾爆炸场超压的威力研究

为了研究FAE爆炸场超压规律，对FAE和TNT进行了静爆对比试验，获得了各自的爆炸场超压实测数据。分析得到了各自的拟合公式、曲线及TNT当量值。研究结果表明，FAE爆炸场超压规律与TNT有显著区别，可划分为云雾爆轰区和冲击波作用区，其中云雾爆轰区是强毁伤区。在云雾区(爆炸近场)，FAE超压值很低但近似相等，TNT具有高超压但衰减迅速的变化规律．在冲击波作用区(爆炸远场)，FAE和TNT超压分布具有某种“相似性”，均呈衰减趋势，其中尤以TNT衰减更为迅速。     

温压药剂的热持续杀伤能力研究

使用红外热成像仪分别对不同质量的温压药剂和TNT爆炸火球的表面温度进行了测量,根据实测结果拟合出温压药剂爆炸火球直径、持续时间与装药量的关系式.依据炸药的爆炸特性,计算了温压药剂爆炸火球参数并确定了热毁伤准则,对温压药剂和TNT爆炸产生的不同程度的热可杀伤半径进行了计算.结果表明,温压药剂具有较好的热杀伤效果,高温持续杀伤作用效果尤其明显.     

强氧化剂对FAE诱导作用的实验研究

就强氧化剂KClO4、NH4ClO4对一次起爆型燃料空气炸药(FAE)的诱导作用进行了实验研究,结果表明,一次起爆型FAE的云雾覆盖区内的氧含量充足,但对于原复合燃料,空气中氧气的利用率不高,致使燃料的潜能不能充分激发。在FAE总质量不变的情况下,用15%的NH4ClO4作强氧化剂和爆轰反应的诱导剂取代部分复合燃料,可有效提高一次起爆型FAE的爆轰威力和爆轰稳定性。     

复合分散药的性能及对FAE燃料分散的影响

设计了一种新型结构的复合分散药,用以取代常规燃料空气炸药(FAE)分散药,对复合分散药爆轰波传播模型、装药结构尺寸、芯药和外层炸药爆速、复合分散药占燃料质量分数对FAE爆炸云雾的形成和传播进行了分析研究。在此基础上,进行了以压装密度为1.72 g.cm-3、爆速为8400 m.s-1的8701炸药为芯药,以低密度硝基胍(NQ)为外层炸药,以环氧丙烷(PO)和宏观固态燃料为FAE燃料分散与引爆实验。结果表明,采用复合分散药,分散药燃料比超过1.3%,云雾未发生窜火,云雾形状基本为类草帽形,并可靠爆轰,这说明采取复合装药结构是完全可行的。     

Research on the Explosion Temperature Response of Fuel Air Explosive Measured by Colorimetric Pyrometer

An infrared colorimetric radiation thermometrical system was established based on the theory of optical radiation. The dynamic temperature history of fuel air explosive (FAE) was measured to obtain the temperature responses of primary initiation FAE and secondary initiation FAE in real time. And the characteristics of their temperature history curves were compared and analyzed. The results show that the primary initiation FAE has higher explosion temperature and longer duration compared to the secondary initiation FAE.     

发射过载条件下燃料应カ状态的数值计算

爆炸力学程序ObjectMMIC是首次应用面向对象的方法对爆炸力学计算模型进行分析。该程序提出和建立了面向对象的爆炸力学Euler型多物质方法的框架。本文利用此程序分析了燃料空气炸药( FAE)战斗部发射过载加速度为104 g时，固液组分比为3:2、6.5:3.5和5:5 3种情况下的应力和应力率变化规律。分析结果表明，在发射过程中，固液组分比例对燃料所受的应力和应力加载率有着较大的影响。其中，燃料所受的应力大小决定于固体组分的含量；而所受的应力加载率大小决定于固体和液体组分的含量。这些研究为优化FAE燃料配方，提高其物理稳定性和发射安全性提供了依据，试验与数值仿真结果的比较表明数值仿真方法是可用的。     

整体型云爆战斗部静爆实验研究

在对整体型云爆战斗部结构设计和优化的基础上,制造了2发整体型主体战斗部原理样机,通过高速运动分析系统和爆炸场测试系统对静爆实验进行了测试.结果表明设计的原理样机结构较合理,具有良好的作用可靠性,云团覆盖面积大,爆炸威力可达6～8倍TNT当量.     

中心装药起爆方式对FAE燃料抛撒的影响分析

为了获得尽可能理想的燃料抛撒效果,运用AUTODYN软件,就三种不同起爆方式对燃料空气炸药燃料近区的抛撒进行了数值模拟。结果表明,中心装药起爆方式即爆轰波传播方向对燃料抛撒将产生显著影响,其中一端起爆方式最好,能够使燃料抛撒得最均匀。