拉拔成型无氧铜管在爆轰加载下的膨胀及断裂特性研究

为了探索拉拔成型无氧铜管是否满足标准圆筒试验的延展性要求,采用未经二次锻造的粗晶软态无氧铜,通过拉拔成型工艺加工成25 mm圆筒试验用的标准铜管。采用超高速分幅相机及扫描相机分别观测装填TNT炸药及JO-159炸药条件下的铜管膨胀及断裂过程,对比典型高应变率范围内铜管的断裂应变、裂纹扩展方向等差异,并分析铜管应变能对炸药驱动性能表征参数的影响。结果表明：TNT炸药爆轰加载下,铜管裂纹主要沿母线形成及扩展,其破片主要呈条状;而JO-159炸药爆轰加载下,铜管环向应变率及轴向应变率分别约为TNT炸药加载工况的1.34倍和2倍, 其断裂带易出现较为复杂的交错状态,形成密集小破片;这两种炸药爆轰下,该铜管的断裂直径均达到了初始直径的3倍,且表征炸药驱动性能的格尼速度未发生明显变化,因此可以满足一般高能炸药圆筒试验的要求。     

含金属-氟聚物包覆层装药的内爆性能试验研究

为研究金属-氟聚物包覆下装药在密闭空间内的爆炸释能特性,制备了金属-氟聚物与装药质量比(η)分别为0、0.30、0.63的3种试样,并在爆炸罐中开展了静爆试验,对比了3种试样爆炸后的冲击波超压、比冲量、温度与准静态压力。结果表明,金属-氟聚物包覆层显著降低了装药爆炸后的冲击波超压峰值及比冲量,但其下降规律与含惰性包覆层的装药类似,说明金属-氟聚物包覆层的二次反应对冲击波超压及比冲量没有明显贡献;而包覆层能有效提高装药爆炸后罐内的气体温度和准静态压力,当金属-氟聚物与装药的质量比为0.30和0.63时,爆炸后罐体内气体的最高温升幅度达到291K和422K,相比裸装药的254K分别提升14%和66%,而准静态压力峰值分别为0.105MPa和0.131MPa,相比裸装药的0.095MPa分别提升了10%和38%,表明η为0.63时,更能促进装药反应程度的增加。     

便携式负压除尘黑板擦流体通道设计与除尘效率匹配问题研究

为了进一步提升便携式负压除尘黑板擦的除尘效率,合理设计黑板擦有限空间内部结构,根据流体力学相关原理,对流体通道的横截面积、长度与除尘效率匹配关系进行了研究。结果显示:流体通道孔径在18～22mm之间时吸尘效率在86%以上,在孔径为20mm时达到最大值;在25mm处风速和风压达到最值;孔径为20mm时,通道长度在25mm处效率最高。为便携式负压除尘黑板擦的设计工作提供了参考。     

周向液体层对战斗部破片加速过程的影响

为研究外部液体介质对杀伤战斗部破片加速过程的影响,设计了液体层厚度与装药直径之比为1∶1的模拟样机,开展了满腔、半满和空腔3种状态下的模拟样机静爆试验,得到周向液体层包覆下战斗部的破片速度,并利用LS-DYNA软件对3种状态下装药加速破片的过程进行了分析,与试验结果进行了对比。结果表明,外部液体介质影响了战斗部装药爆轰能量的分配,进而降低了装药加载破片的性能,在满腔状态下破片的速度仅能达到空腔状态下的55%~60%;半满状态时,水介质的径向惯性约束作用使得爆轰产物并未均等地向各个方向膨胀作功,而是向无水方向流动较快(类似于局部泄爆),其能量出现不均衡分配,进而有效提高了无水一侧破片的速度,达到空腔状态下的1.65倍。数值模拟的结果与实验结果相吻合,进一步验证了周向液体层对战斗部破片加速过程的影响。     

钢包覆式活性破片侵彻双层铝靶的行为特性研究

为研究包覆式活性破片撞击双层铝靶的毁伤效应和机理,利用14.5 mm弹道枪,开展了同质量、同尺寸的惰性钢破片、钢包覆金属/聚合物型活性破片以不同着靶速度侵彻3 mm+3 mm双层间隔铝靶的实验,分析了活性破片冲击双层间隔铝靶的点火及毁伤机理。结果表明,当破片着速为491~1391 m/s时,两型破片对前靶的穿孔形态和机理相同,为圆孔及冲塞型穿孔,孔直径以及孔直径随着速变化规律也基本相同;当破片着速大于947 m/s时,活性破片对后靶的穿孔开始显著大于前靶,主要是因为两靶间诱发了剧烈化学反应,且破片着速越高,反应越剧烈,后靶的毁伤增强效应越显著,当破片着速为947~1391 m/s时,后靶穿孔面积平均为4.1倍破片截面积,最大为7.2倍;该弹靶条件下活性破片冲击点火阈值速度约为947 m/s。     

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。     

真空条件下炸药爆炸特性试验研究

为了对比分析公斤级炸药在常压及真空环境下的内爆威力,以JO-8炸药为研究对象,在真空爆炸罐内进行了常压和真空条件下的内爆威力试验,分析了炸药在不同条件下的内爆威力。结果表明,真空条件下,正对爆炸产物传播方向所测壁面反射压峰值、准静态压力峰值分别是侧向的1.12倍及1.67倍,且正对爆炸产物传播方向的效应靶变形也远高于侧向效应靶变形,证明爆炸产物在真空环境下的传播具有明显的方向性;常压下所测壁面反射压峰值、准静态压力峰值分别是真空条件下的1.74倍及5.17倍,且效应靶变形情况相对于真空条件下也更为严重,证明炸药在常压条件下比真空条件下具有更强的毁伤威力,这是由于真空环境下缺少空气介质造成的。