某引信及其等效构件的慢速烤燃研究

为研究引信传爆序列的烤燃特性,建立简化的等效模型,以装填1,1-二氨基-2,2-二硝基乙 烯（FOX-7）导爆药和传爆药的某引信为研究对象,进行升温速率为3.3 ℃/h的烤燃试验。设计两种等效方案,对两种等效构件进行相同的烤燃试验。在试验基础上建立等效构件的烤燃模型,通过数值模拟研究了传爆序列的点火顺序。运用传热学理论分析点火机理,解释了传爆药先点火的原因。结果表明：外壁底部温度为177.1 ℃时发生点火;两种等效构件响应结果与全引信响应结果相同,均为爆燃反应,且破片状态基本一致,等效方案可行;点火点在传爆药中心,传爆药燃烧引起导爆药发生爆燃反应;当导爆药与传爆药为同一炸药时,引信烤燃过程中一般为传爆药先点火。     

装药密度对钝化黑索今快速烤燃特性的影响

为了提高传爆药在武器弹药系统中的使用安全性,选用钝化RDX为原料,对不同装药密度的烤燃弹进行快速烤燃实验。利用热电偶测量弹药壳体的反应温度,并用自行编制的软件应用到试验时间和温度的同步采集中,分析不同装药密度下钝化RDX的快速烤燃特性。结果表明,对于同一种传爆药,药量相同条件下,随着装药密度的增加,传爆药发生反应的时间增长,反应温度升高,而传爆药发生快速烤燃反应的剧烈程度却降低。因此提高传爆药的装药密度可以有效提高弹药的使用安全性。     

引信慢速烤燃特性的等效试验方法

针对不敏感引信传爆序列热安全性设计的迫切需求,提出了引信慢速烤燃特性的等效试验方法。该方法通过建立导爆药、传爆药与壳体为耦合的热传导界面,且在耦合界面上温度和热流连续的引信慢速烤燃仿真模型,对不同升温速率条件与标准试验方法的慢速烤燃特性进行对比仿真,得到等效试验方法,缩短慢速烤燃试验的耗时,提高研究效率。仿真和试验结果表明,1℃/min和3.3℃/h不同升温速率下,引信反应程度基本相同,反应温度相差不超过3%。因此,可以采用1℃/min的升温速率代替3.3℃/h的升温速率进行等效试验,以缩短引信慢速烤燃特性试验的时间,提高研究效率。     

基于熔解装置的引信内部排气路径

针对无线电引信内部没有泄压通道无法实现烤燃环境下传爆药反应产生气体向外排放的问题,提出了基于熔解装置的引信内部排气路径。该路径为:传爆管部件→隔爆部件→引信体→发火控制装置的支承筒→引信体→压螺,常规环境下断开,不影响引信正常工作;烤燃环境下打开,向外排放传爆药反应产成的气体,避免引信发生爆炸等剧烈反应。试验结果表明,该路径不影响引信的密封性,有效降低了引信快速烤燃时响应的剧烈程度,相对提高了引信慢速烤燃时的安全性,能够实现烤燃环境下传爆药反应产生气体的向外排放。     

慢速烤燃环境下引信热响应特性测试与仿真

为揭示不敏感弹药用引信在烤燃试验下的热响应特性,掌握其内部热传递途径及规律,提出烤燃环境下隔爆式引信热响应分析方法。针对引信在受热刺激下的钝感化要求,以典型舰载76 mm口径弹头无线电引信为例进行烤燃试验测试与热有限元仿真,开展升温速率为1.17 ℃/min、终极温度为270 ℃慢速烤燃环境下的引信热响应特性研究。结果表明：基于热阻抗等效原则的“模块替换法”,即以具有相近导热系数的热电偶测温系统替代电池组件,实现了增加嵌入式测温系统不会过多影响引信原有的热量传递通道;设计了可嵌入引信内部的慢速烤燃测温微系统及Teflon材质防热保护壳体,通过试验证实了测温微系统在慢速烤燃环境下具有可靠性高、可同步测试等优势;对比引信内部各组件的温度差异证实了烤燃刺激下引信的热传递途径为压螺-安全和解除保险机构-导爆药-传爆药,明确了增加压螺以及安全和解除保险机构的热阻抗可降低导爆药和传爆药的意外发火概率。     

装药密度对钝化黑索今慢速烤燃特性的影响

为了提高传爆药在武器弹药系统中的安全性,利用自行设计的慢速烤燃装置,测定了钝化黑索今在不同装药密度下的慢速烤燃特性.实验结果表明:在慢速升温条件下,烤燃温度由主体炸药RDX的分解温度决定,并随着装药密度的减小,空隙率的增大,传爆药发生反应的剧烈程度增加.在装药密度为最大理论密度的80%～90%之间时,80%的烤爆输出能量最大.因此提高装药密度有利于降低传爆药的热易损性能.     

泄压孔径对引信慢速烤燃响应程度的影响

针对引信在慢速烤燃环境下传爆药会发生剧烈反应的问题,提出在引信体上设计泄压孔的方式来降低传爆药的反应程度。以中大口径榴弹引信作为研究对象,在升温速率为3.3℃/h条件下,分别对无泄压孔和有泄压孔的引信进行慢速烤燃试验,根据试验后的反应情况来判断反应剧烈程度。试验结果表明,引信通过设计泄压孔能有效降低引信在慢速烤燃条件下的反应剧烈程度,随着泄压孔径增大,反应程度降低。为不敏感引信泄压结构设计提供参考。     

引信内部装药对烤燃试验响应的影响

针对引信内部装药对引信不敏感性影响不清晰的问题,通过有限元分析不同装药下引信在烤燃条件下的响应过程和规律。采用ABAQUS软件仿真,应用炸药多步热分解反应数学模型模拟炸药热分解过程,研究了快速烤燃与慢速烤燃两种情况下,装药中钝感剂的比例以及装药种类对引信不敏感性的影响。研究结果表明,钝感剂的比例从2.5%上升到15%,点火温度、壳体温度和点火时间的变化都在0.4%以内,几乎没有影响。当使用TATB作为传爆药时,相较于原引信的钝化黑索今,慢速烤燃试验条件下点火温度和壳体温度提升了80 K左右,点火时间延长了55.4%,快速烤燃试验条件下,点火温度和壳体温度提升了超过100 K,点火时间延长了50.3%,显著提高了引信的热安全性。同时当升温速率由3.3 K/h提升至0.05 K/s时,点火位置由导爆药处变为传爆药柱顶部。慢速烤燃和快速烤燃试验条件下,均无需考虑钝感剂/粘合剂的占比影响。换用更为钝感的炸药时,为了适应点火位置的变化,也可能要对引信结构进行改进。     

新型耐热钝感传爆药2,5-二苦基-1,3,4-噁二唑性能研究

测试了2,5-二苦基-1,3,4-噁二唑(DPO)的基本性能,并与六硝基菧(HNS)进行了对比,研究了DPO的安全性和慢速烤燃性能,探索了DPO在冲击片雷管和钝感传爆药中的应用.结果表明:DPO是一种热安定性良好且冲击波感度相对敏感的炸药,基本理化和热性能与HNS相当.DPO能够通过传爆药安全性鉴定试验,可以作为许用传...     

小型传爆装置慢燃实验及数值计算

为了研究引信传爆管在烤燃作用下的热响应规律,设计了聚黑-14C（JH-14C）的小尺寸传爆管慢烤实验。对JH-14C进行差示扫描分析得到其热分解动力学参数,并结合引信传爆管的烤燃实验和数值模拟结果,确定了JH-14C的活化能与指前因子分别为2.04×10⁵ J/mol、5.59× 10¹⁷ s^-1. 通过对4种不同升温速率下引信传爆管的烤燃过程进行数值计算,结果表明：烤燃装置点火时,传爆药柱先起爆,冲击波经管壳衰减后使导爆药柱发生爆炸;不同升温速率下,传爆药柱内部形成的点火位置不同;随着升温速率的增加,点火位置由传爆药柱中心向其边缘转移,但点火温度变化不大。     

乙烯-醋酸乙烯共聚物在钝感传爆药中的应用

介绍了乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）的基本性能，研究了它作为RDX基钝感传爆药的粘结剂对撞击感度、冲击波感度和烤燃特性的影响，并与氟橡胶F2641进行了对比。结果表明，EVA可使RDX的撞击感度和冲击波感度显著下降，并可改善烤燃特性。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪的热分解动力学研究

在升温速率分别为5 K·min~(-1)、10 K·min~(-1)、20K·min~(-1)条件下,用DSC 研究了2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪(LLM-105)的热分解反应动力学参数,并在此基础上考察了该炸药的热爆炸临界温度和500d自爆温度;确定了该反应的微分形式的动力学模式函数f(_α)、表观活化能(E_a)、指前因子(A)、热分解动力学方程和120℃时的分解速率常数k.研究表明,反应的活化熵(ΔS~≠)、活化焓(ΔH~≠) 和活化自由能(ΔG~≠)分别为176.05J·mol~(-1)·K~(-1)、305.60kJ·mol~(-1)和198.22kJ·mol~(-1);LLM-105炸药的热爆炸临界温度和500d自爆温度分别为347.26℃和239.42℃.     

埋入式半球形反射板传爆序列技术研究

综合运用炸药冲击起爆理论和拐角效应,研究了埋入式半球形反射板起爆模型。利用主装药轴向钢凹法和主装药侧向钢凹法,对埋入式半球形反射板起爆模型、埋入式半球形起爆模型和埋入式圆柱形起爆模型的起爆威力进行了实验研究。研究结果表明,埋入式半球形反射板起爆模型较埋入式半球形和埋入式圆柱形起爆模型的起爆威力明显提高。该新型传爆序列对于解决钝感主装药的安全、可靠起爆问题具有现实意义。     

一种油气井用双向传爆管极限传爆距离

为评估油气井用双向传爆管在空气中的极限传爆距离(即在置信水平0.95下,可靠度为0.999的最大传爆距离),采用火工品常用的感度试验用数理统计方法——升降法,对双向传爆管进行传爆实验。用LS-DYNA软件进行了双向传爆管的传爆机理和爆炸过程的数值模拟。结果表明,在空气中,在0.95置信水平下,可靠度为0.999的双向传爆管的最大传爆距离为82.8 mm。数值模拟结果在一定程度上支持82.8 mm左右的实验结果。     

微通道挤注药剂配方与装药工艺研究

针对起爆逻辑网络,探索采用奥克托今（HMX）基塑性粘结炸药作挤注型传爆药,运用分段挤压注入沟槽的工艺方式对直线微通道装药。通过正交试验研究了HMX粒度、Viton A含量、增塑剂种类及用量对装药与传爆性能的影响。结果表明,实验塑性炸药挤注工艺用于小尺寸传爆沟槽装药可行,装药致密、均匀;细化HMX含量为97%的传爆药不适于挤注装药;粘结剂低于3%时,挤注药体成型变差;增塑剂用C2与C3的塑性炸药表面更平滑,柔韧性更强;达到可传爆密度的前提下,HMX中小粒度颗粒维持相当含量是沟槽传爆药可靠传爆的必要条件;E级HMX 47.5%、细化HMX 47.5%、Viton A 5%、增塑剂C3 2%（外加）为最优挤注型传爆药装药配方,装药平均密度1.44g/cm3,1mm×1mm沟槽内平均爆速达6959m/s,直线传爆临界直径0.5mm.     

小尺寸传爆药爆轰反应区厚度研究

利用双灵敏度VISAR测试了小尺寸传爆药装药的爆轰反应区厚度.试验采用JO-9C和HNS传爆药,装药直径为6mm和4mm,约束条件为45~#钢和有机玻璃,利用4μm厚的铝箔作为粒子速度载体,得到了装药与LiF窗口界面粒子速度的全过程.结果表明:JO-9C小尺寸装药的反应时间约为40ns,相应的反应区厚度约为0.22mm和0.23mm;HNS小尺寸装药的反应时间约为120ns,相应的反应区厚度约为0.60mm.     

微型爆炸网络用DNTF/HMX基传爆药研究

为了使爆炸网络装药在实现高爆速、高安全和小临界尺寸传爆的同时满足装药均匀性好、爆速极差小的要求,以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)和奥克托今(HMX)为主体炸药,以含能聚合物聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)为粘结剂,配以其它助剂,设计出一种适用于微小尺寸爆炸网络的DNTF/HMX基传爆药配方,并采用微注射工艺将其装入到微型爆炸网络沟槽中。采用扫描电镜(SEM)表征了主体炸药颗粒粒径和形貌并观察和测试了装药表面;采用X射线衍射仪(XRD)测试了主体炸药和装药后炸药的晶型;采用直线传爆临界尺寸实验测试了传爆性能;采用撞击感度与冲击波感度实验测试了配方的安全性能。结果表明:配方的炸药组分固含量为85%,固化成型后装药表面平整,颗粒分布均匀,炸药晶型未发生变化,沟槽中装药密度可达1.6 g·cm~(-3)(理论密度的92%)以上。在此装药密度下,该配方的直线传爆临界尺寸为0.6 mm×0.6 mm,在0.8 mm×0.8 mm的沟槽中爆速为7558m·s~(-1),爆速极差为29 m·s~(-1);撞击感度特性落高为45.2 cm(5.0 kg落锤),冲击波安全性试验小隔板厚度值为8.74 mm。