基于量纲分析的膨胀石墨火焰流初速计算

在膨胀石墨烟火剂燃烧试验的基础上,通过分析反应过程,发现了反应稳定阶段膨胀石墨火焰流初速的影响因素;利用量纲分析法,得出了初速与壳体内压强、生成混合物密度的函数关系;通过对壳体内压强和生成混合物密度进行分析计算,最终得出了反应稳定阶段膨胀石墨火焰流初速公式,与验证试验结果相比,该公式计算结果误差小于5%.     

膨胀石墨烟幕发生装置烟流颗粒运动规律与试验研究

针对膨胀石墨设计了一种简易烟幕发生装置,该装置利用烟火药燃烧时释放出的热量使可膨胀石墨膨化并分散于空中,形成膨胀石墨干扰烟幕。基于该装置建立了烟流颗粒(膨胀石墨颗粒)扩散规律的理论计算模型,对烟幕发生剂反应参数与烟流颗粒运动规律进行计算,得到烟流颗粒的运动方程。同时,对该装置进行了试验研究,并通过高速摄影记录烟流颗粒运动规律,试验结果表明烟流颗粒理论运动规律与试验结果相符,能够描述烟流颗粒的运动规律。     

聚能射流前驱波起爆靶板屏蔽炸药的数值模拟

为系统地研究聚能射流前驱波对靶板屏蔽炸药冲击起爆的影响,从前驱波的形成机理出发,结合前驱波在靶板中传递时能量的衰减、作用面积的增大和在靶板-炸药界面能量的转化,对炸药冲击起爆的窄脉冲准则进行改进,构建了聚能射流前驱波冲击起爆靶板屏蔽炸药的数学模型,并对模型进行了详细地分析和研究,得到如下结论:对于直径3mm的聚能射流,其前驱波最大可起爆约4.2mm钢板屏蔽的A4炸药,符合试验结论;前驱波起爆能力的降低主要是由于作用面积的增大和不同材料交界面的能量转化,说明可以通过靶板厚度与靶板层数之间的最优组合,以最小的代价达到最大的前驱波防护能力,为复合靶板的研究、野战弹药生存能力的提高和废旧弹药的处理提供了理论依据.     

射流对某典型钝感弹药的冲击起爆规律研究

在钝感弹药的设计中,需研究射流冲击起爆问题.由于钝感弹药在设计定型时必须经过射流冲击试验,但目前针对某典型钝感弹药(复合靶板+组合装药)的理论和试验研究较少,又因试验过程复杂、耗资较大、具有危险性,所以应用射流对复合靶板的侵彻理论和Held起爆准则,通过模型简化、理论推导构建了射流冲击起爆某典型钝感弹药的起爆模型,并根据现有弹药的壳体、装药等情况,类比正交试验设计了正交算例,通过较小的计算量对模型进行了分析讨论.结果显示,射流头部起爆能力约正比于某典型钝感弹药壳体与隔爆缓冲层的面密度,且在面密度和厚度之间存在一个最优的结合点,使得射流头部起爆能力的衰减速率最快,另外对于薄壳弹药应以提高炸药的钝感性为主.研究结果与相关试验具有较好的一致性,可为钝感弹药设计提供参考依据.     

射流击穿靶板后起爆炸药的理论与数值分析

为了系统地分析聚能射流头部起爆能力随靶板厚度和聚能射流尾部直径的变化规律,以聚能射流击穿屏蔽靶板后对炸药的冲击起爆为研究内容,以准定常侵彻和考虑靶板强度侵彻等理论为研究基础,结合Held起爆准则,构建了聚能射流击穿靶板后冲击起爆炸药的数学模型,并在实验验证模型特性的基础上,利用相关材料参数对模型进行了计算和研究。得出结论:对于锥形聚能射流假设,其最大起爆能力不在头部,所以在判断冲击起爆炸药时,应根据剩余射流的最大起爆能力来判断;增加射流尾部直径可以同比增加聚能射流的最大起爆能力。研究结果可用于聚能射流在导弹主动防御和弹药销毁。     

碳纳米管/石墨烯/碳复合材料烟幕的中远红外的干扰性能

为探索碳纳米管/石墨烯/碳复合材料在3～5μm和8～14μm中远红外波段烟幕干扰方面的应用,用液相法制备了碳纳米管/石墨烯/碳复合材料。采用扫描电子显微镜,对比分析了石墨烯、碳纳米管和复合材料的微观形貌。采用傅里叶红外光谱仪技术,对比分析了三种材料的静态红外吸收能力。基于烟箱实验,测试了石墨烯、碳纳米管和复合材料对3～5μm、8～14μm中远红外的透过率,并根据"朗伯?比尔"定律计算了烟幕的平均质量消光系数。结果表明,经过沥青碳化,以沥青碳为骨架,碳纳米管与石墨烯形成的复杂网状空间结构的烟幕干扰复合材料,抑制了碳纳米管的结团和石墨烯的堆叠现象,改善了悬浮性。针对3～5μm波段,计算得到碳纳米管、石墨烯及碳纳米管/石墨烯/碳复合材料平均红外透过率分别约为9%、10%和5%,复合材料的有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯分别增加了约13%和21%;对8～14μm红外波段的平均红外透过率分别约为3%、5%和4%,复合材料有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯增加了约28%和13%。碳纳米管/石墨烯/碳复合材料改善了单一碳材料的悬浮性能和红外光谱吸收性能,对中红外的干扰性能增强,对远红外的干扰性能有所下降,但有效干扰时间仍有所提高,其远红外干扰性能有待进一步改进。