炸药的水下爆炸威力

根据炸药水下爆炸能量释放的特点，分析了铝粉、爆压和装药密度等因素对水下冲击波能和机械气泡能的影响，并对水中丘器装药的配方设计提出了建议。     

装药水下近距离爆炸作功能力的试验测量方法

通常水下爆炸能量测试结果只反映炸药自身的能量结构,无法表征装药对邻近结构物的作功能力.基于效应物动响应对装药水下接触及近距离非接触爆炸的作功能力试验测量技术进行初步研究.采取弹道摆试验方法实现水下接触爆炸,以爆炸驱动下摆体获得的冲量来表征装药水下接触爆炸的作功能力.采用两种试验方法表征水下近距离非接触爆炸的作功能力:第1种为边界可滑移圆板的动响应,通过观测靶板中心变形时程,得到冲击波及气泡的阶段毁伤比例及总体毁伤情况;第2种以强舱段缩比模型的整体运动响应,以刚体运动及位移得到爆炸载荷的驱动能力.试验结果表明:水下接触爆炸时冲量约为空中爆炸时的3倍;近距离爆炸时,冲击波及气泡两个阶段的变形能比例为先快速减小再趋于平缓的变化过程,距离药包越近,能量吸收比例越小.试验测量技术可为水中兵器毁伤威力评估提供一定的技术参考.     

铝氧比对CL-20 基含铝炸药水下能量输出结构的影响

为增强摧毁舰艇的能力,对CL-20 基含铝炸药的铝氧比(Al/O)对水下能量输出结构的影响进行研究。设 计不同Al/O 的CL-20 基含铝炸药配方,采用水下爆炸威力实验,对几种混合炸药配方的水下能量输出结构进行分 析,剖析了Al/O 对CL-20 基含铝炸药的水下冲击波能、水下气泡能以及水下能量输出结构的影响规律。实验结果 表明：CL-20 基含铝炸药水下的冲击波能、气泡能和总能量随Al/O 的增加呈现先增加后减少,且水下爆炸总能量在 Al/O 为0.75 左右时有一个最大值,约为6.43 MJ/kg。     

含储氢材料的RDX基混合炸药能量输出特性

为了研究含Mg基储氢材料、含Ti基储氢材料、含ZrH2储氢材料等三种混合炸药的能量输出特性,采用恒温式爆热量热仪和水下爆炸系统分别研究了3种含储氢材料混合炸药的爆热和水下能量特征.结果表明:在RDX/储氢材料/AP/others温压配方体系中,3种含储氢材料炸药爆热的关系为含Mg基>含Ti基?含ZrH2,爆热值分别为7587.0606,6416.4741,3950.6279 kJ·kg-1,表明含储氢材料炸药的爆热与储氢材料的化学潜能呈正相关.水下爆炸中,含储氢材料混合炸药的冲击波峰值压力、冲量、能流密度、冲击波能的大小关系保持一致,从大到小依次为含Mg基、含Ti基、含ZrH2储氢材料混合炸药,冲击波能依次分别为1.41倍、1.26倍、0.97倍TNT当量,表明活性高、潜能大的储氢材料对水下爆炸冲击波的推动作用更大.储氢材料在水下爆炸能量中主要贡献在气泡脉动上,含Mg基、含Ti基、含ZrH2储氢材料混合炸药的气泡能分别为2.17倍、1.78倍、0.86倍TNT当量,表明Mg基储氢材料在二次反应能量释放程度上最优,其次是Ti基储氢材料,ZrH2的反应程度最低.3种含储氢材料混合炸药的水下爆炸能量和爆热的大小趋势保持一致,总体能量水平依次是含Mg基>含Ti基?含ZrH2.含Mg储氢材料炸药的水下爆炸能量最大,达到2.02倍TNT当量.ZrH2在温压体系配方中的适用性不强,爆热和水下爆炸能量均低于TNT.     

多层复合装药爆炸冲击波信号能量谱

为研究多层复合装药爆炸冲击波在不同频段内的能量谱特性,进行了不同长径比多层复合装药的爆炸试验。利用小波包分析原理分析爆炸试验测得的冲击波压力信号,获得不同长径比复合装药的冲击波压力信号能量谱,得到了不同频段内冲击波压力信号的能量谱特征规律。结果表明：复合装药的冲击波能量谱值随装药长径比的增加而增加,冲击波能量主要集中在低频段,不同长径比复合装药爆炸冲击波具有不同的能量分布且各频段的能量差异明显;近距离及大长径比复合装药爆炸冲击波的低频段能量具有较大的能量增长百分比,内外同时起爆时多层复合装药的冲击波压力信号总能量是中心起爆的1.55倍。研究结果可为复合装药结构下毁伤威力可控战斗部的设计及毁伤效能评估提供参考。     

不同粘结体系对PBX炸药能量输出特性的影响

粘结剂作为PBX炸药中重要的添加剂,对炸药的力学性能、能量特性等都有很大的影响.为研究不同粘结体系对PBX炸药水下爆炸能量特性的影响,首先对不同粘结体系炸药配方进行优化设计,然后进行不同粘结体系PBX炸药的水下爆炸试验.试验结果表明:与HTPB惰性粘结体系炸药相比,含能粘结体系应用于PBX炸药后,比冲击波能提高了12%~23%;但是由于含能粘结体系力学和工艺性能的限制,使得炸药固含量降低,降低了炸药的气泡能.总的来看,TEGDN、GAP、HTPB粘结体系的PBX炸药总能量分别达到了2.01、1.99、2.15倍TNT当量.     

金属加速炸药/高爆热炸药复合装药爆炸特性研究

通过理论分析和仿真计算研究金属加速炸药/高爆热炸药复合装药的能量输出特性,以及对破片驱动和冲击波超压性能的影响;选择3种炸药组成复合装药结构,制备全预制破片战斗部样弹,采用试验方法验证复合装药的破片驱动能力和冲击波超压特性,并与金属加速炸药单一装药进行比较。结果表明,理论分析及仿真计算与试验结果吻合较好,复合装药的爆速及爆热值在组成复合装药的炸药的极限参数之间;通过复合装药配比调整可以达到破片与冲击波超压综合能量最佳匹配,可应用于杀爆战斗部优化设计。     

填充介质对火药装药爆轰性能的影响

为了研究火药颗粒在不同介质中的爆轰性能,在火药颗粒空隙中分别均匀填充水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶,通过板痕试验及测时仪法研究了不同填充物对火药装药爆轰性能的影响,并与无填充物的装药进行了对比;测试了灌注液的氧平衡对火药装药水下爆炸能量的影响。结果表明,水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶等密实介质的加入,有利于爆轰冲击波的成长及传播,装药的爆速逐渐增加。火药颗粒装药中填充含氧化剂的密实介质后,能稳定爆轰并具有良好的爆轰性能,爆速6.4 km·s~(-1)。随着氧平衡的提高,火药装药的水下爆炸能量逐渐增加,总比能量与其氧平衡存在显著的线性关系。与岩石乳化炸药、铵油炸药相比,含火药装药的比冲击波能较高,其值大于1.0 kJ·g~(-1),总比能基本相当。     

水下爆炸法测量含铝炸药后燃效应

为了研究含铝炸药的后燃效应,以钝黑铝(AⅨ-Ⅱ)、某含铝炸药(JAL)两种炸药为研究对象,设计使用了一种用于增强贫氧炸药后燃效应、可充填不同气体的双层试验装置。采用水下爆炸测试方法,对试验装置中的装药分别在不同压力(0.1,0.6,4.6 MPa)氧气、空气和氮气条件下的爆炸能量输出进行了研究,计算得到了冲击波能、气泡能和总能量,并给出一种计算炸药后燃效应能量的方法。结果表明,实验数据平行性较好,距爆心同一距离、同一水平但不同方位处的水下爆炸测试参数一致,在测试范围内冲击波压力峰值符合爆炸相似律;该试验装置可有效地增强含铝炸药后燃效应,在实验研究范围内,后燃效应释放的能量最高值达到了爆热的78%。使用水下爆炸的方法,结合设计的试验装置,可以对含铝炸药的后燃效应进行测量。     

水下爆炸冲击波相互作用的仿真分析

为了研究两发炸药水下爆炸冲击波之间的相互作用,利用AUTODYN仿真软件,计算了同时起爆和延时起爆两种情况下两发炸药水下爆炸冲击波峰值压力,并与单发炸药水下爆炸冲击波进行对比.通过分析峰值压力和冲击波到达延时,得出结论:两发炸药同时起爆的情况下,炸药爆炸产生的气泡会对临近炸药的爆炸冲击波产生衰减作用;两发炸药延时起爆且不会引起殉爆的情况下,在距先起爆炸药较近处,先起爆炸药产生的气泡会对后起爆炸药的冲击波产生衰减作用,并且使冲击波的传播速度变慢;在距后起爆炸药较近处,后起爆炸药的爆炸会对先起爆炸药的冲击波产生增强的作用,并且使冲击波的传播速度变快.所得结论为提高水下爆炸威力提供—定的理论参考.     

含双芳-3发射药的灌注炸药爆轰性能

采用灌注成型工艺,将含敏化剂的含能灌注液填充于废弃的双芳-3发射药颗粒的空隙中,制备出灌注炸药。通过见证板试验、高速摄影、空中爆炸及水下爆炸试验分别研究了其爆轰性能、冲击波超压及能量输出特性。结果表明,采用灌注工艺,可制备性能优良的灌注炸药;随着敏化剂含量的增加,炸药的爆轰感度显著提高,但其爆速、冲击波超压及水下爆炸能量输出变化较小;该炸药的密度可达1.52 g·cm-3,爆速6600 m·s-1(Φ60 mm),比例距离为1.65～4.50 m·kg-1/3时TNT当量系数略大于1,比冲击波能及总能量分别为1.57,4.16 MJ·kg-1,高于常用的工业炸药,略低于TNT。     

硝基二唑炸药爆炸参数的经验计算(Ⅰ)

以2,4,5-三硝基咪唑(2,4,5-TNI)为"母体"结构单元,用硝基、硝氨基和偶氮基等爆炸基团取代其1位氮上的氢原子获得系列新型多硝基咪唑类炸药分子。运用Brinkley-Wilson(B-W)法则、Rothsteine’s和Kamlet方法等对该类炸药的爆炸参数进行了计算,并与HMX等炸药的爆炸参数进行了比较。结果表明,该类炸药密度大,爆速为7.9-9.2km·s-1,爆压为29.0-42.0GPa,接近RDX甚至HMX,是一类新型高能量密度材料化合物;该类炸药分子中含芳香咪唑环,预计其分子稳定性良好。     

球形装药水下爆炸近场测量的连续探针法研究

为了在水下爆炸的单次试验中连续获得炸药爆轰波和近场冲击波的时程曲线,研制了一种压导式连续电阻丝探针,并基于此设计了球形装药水下爆炸测试系统。采用粉状黑索今（RDX）炸药进行120 mm直径的球形装药水下爆炸试验,测量获得了多组爆轰波-冲击波时程曲线。通过对爆轰波段数据进行拟合得到了待测RDX炸药的爆速,利用冲击波段数据计算得到了炸药爆压、绝热指数以及水中冲击波的衰减规律,并与康姆莱特半经验公式和数值模拟结果进行了对比。结果表明：运用新型电阻丝探针测得的RDX炸药参数与理论值相比,爆速、爆压和绝热指数的相对误差分别小于3%、5%和2%;模拟得到的近场冲击波峰压和速度曲线与试验结果基本吻合,最大误差不超过10%.     

带壳装药热爆炸冲击波超压测量及分析

冲击波压力是评估炸药爆炸效应的重要参数,冲击波压力的特征与装药形式和起爆方式密切相关.介绍了带壳装药热爆炸模式下的装药周围空气中的冲击波超压的测量方法和测量结果,并结合爆室结构,对结果进行了深入分析.带壳装药爆炸时,由于电动效应及爆炸产物和壳体之间的摩擦,会产生电磁辐射,且电磁辐射信号持续时间和复杂程度与裸露炸药爆炸时...     

含铝炸药装药杀爆战斗部爆炸威力评估

为科学评价含铝炸药装药杀爆战斗部爆炸后的能量释放与转换效率,提出含铝炸药爆炸威力的等装药体积和等装药质量评估方法.以破片加速能力、冲击波超压和比冲量为评价参量,采用等装药体积评估法和等装药质量评估法,对铝粉含量0％～25％的含铝炸药标准试验弹试验结果进行分析与评估.结果表明:铝粉含量对爆炸威力有重要影响,密度效应是等装药体积评估结果增大的主要原因,该方法具有一定的工程应用价值.     

中心装药对FAE燃料成雾特性影响的试验分析

为了优化燃料空气炸药(FAE)装置参数,采用高速运动分析系统,观测燃料云雾的分散过程,研究中心装药对燃料云雾体积的影响规律。试验结果表明,燃料空气炸药装置的中心装药起爆后,燃料开始分散,云雾体积逐渐增大。燃料云雾抛散过程和最终体积与中心装药有关,当中心装药能量较小时,燃料云雾最大体积随中心装药能量增大而增大,当中心装药能量达到临界值以后,燃料云雾的最大体积不再随能量增大而增大。     

炸药水下爆炸能量输出特性研究

通过典型炸药爆炸的性能参数,分析、计算了不同类型水中兵器用混合炸药水下爆炸的 冲击波能、气泡能、冲击波超压方程中的系数k和a以及水中爆炸冲击波超压,计算结果与实测值 能较好地吻合。首次提出了冲击波超压方程中系数a的计算公式,从而为冰下兵器用炸荀配方设 计、性能评估以及战斗部设计提供科学依据。     

新型粉状铵油炸药实验研究

为解决当前粉状铵油炸药生产工艺复杂,爆炸能量低的难题,在105～110℃将硝酸铵与地蜡、表面活性剂、吸附剂和水混溶制成浆状混合液,并在真空度为-0.07～-0.09MPa压力下脱水干燥,研磨过筛,得到粉状铵油炸药。分析了炸药微观结构和感度,研究了装药密度对炸药爆速和水下爆炸能量的影响。结果表明,该炸药各组分混合均匀,安全性好,当炸药最佳装药密度为0.91～0.94g.cm-3时,爆速大于4000m.s-1,水下爆炸能量接近于理论计算爆热值。     

基于完全变光滑长度SPH方法的高能炸药爆轰过程数值试验

传统的网格方法在模拟高能炸药(HE)爆炸问题时常会出现网格扭曲等问题,光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics)方法是一种无网格纯Lagrangian粒子方法,非常适合求解这类问题.本文应用作者提出的完全变光滑长度SPH方法,修正了传统SPH法中由于变光滑长度效应所造成的计算误差,其在模拟密度等物理参量变化梯度剧烈的问题时比传统SPH法具有更高精度和稳定性; 针对一维TNT板条爆轰过程和三维TNT聚能装药的爆轰过程两个算例进行了数值试验,并与已有的传统SPH法数值模拟结果及理论解进行了对比.结果表明,算例一说明该方法较传统SPH法在模拟此类问题时具有更高精度,比传统方法计算的CJ参数更接近理论值,验证了该方法在爆轰过程模拟的有效性; 算例二说明该方法成功地进行了三维TNT聚能装药的爆轰过程数值试验,获得了爆轰产物气流的传播特性和喷射规律并符合爆炸理论.     

钛粉对乳化炸药爆轰性能和热分解特性的影响

利用水下爆炸和猛度实验测试了添加不同钛粉含量的乳化炸药的爆轰性能,并与含铝乳化炸药进行了对比;运用微量量热仪对不同乳化炸药样品进行热分析实验,通过计算得到它们的热分解动力学参数。结果表明:含钛量为5%的乳化炸药,比冲量、冲击波能、气泡能较空白乳化炸药分别增加了14.95%、21.74%和19.90%,且冲击波参数随着钛粉含量的增加先升高后降低,在10%时达到最大值;与空白乳化炸药相比,含钛乳化炸药(含钛量为10%时)的猛度提高了17.6%,说明钛粉对乳化炸药的爆轰性能作用效果显著。计算得到含钛乳化炸药的表观活化能为193.48 k J·mol~(-1),较之铝粉和硼粉,钛粉对乳化炸药的热安定性影响作用最小。