含铝炸药水中爆炸能量输出结构

通过测定、计算、分析不同类型炸药水中爆炸能量输出参数，揭示了不同类型炸药在水中爆炸能量输出特性，分析了高威力含铝炸药组成铝氧比对水中爆炸能量输出结构的影响。研究结果表明，在一定的对比距离上，当铝氧比为0．35—0．40时，水中爆炸冲击波能达到最高；当铝氧比增大到1．00时，其水中爆炸的气泡能接近最大值。这种方法可使水中爆炸装置能量输出结构与爆炸目标的易损性相匹配，借以提高温炸毁伤效果。     

RDX基铝纤维炸药水下爆炸的能量分析

将RDX基铝纤维炸药和RDX基含铝炸药进行水下爆炸实验,得到两种炸药在不同位置的压力-时程曲线,经过计算得到两种炸药水下爆炸的能量,并以含铝炸药的能量为铝纤维炸药的参考能量,分析两者的差异及造成差异的原因。结果表明,与含铝炸药相比,铝纤维炸药的压力峰值与冲量降低,铝纤维炸药的比冲击波能降低11%～22%,比气泡能降低11%～15%,比爆炸能降低11%～18%。铝纤维炸药的比爆炸能占爆热的73%～82%,低于含铝粉炸药比爆炸能与爆热的比值(89%～94%)。铝纤维炸药能量未达到其参考能量的主要原因是铝纤维直径较大导致反应不充分以及熔喷法制成的铝纤维中Al2O3含量较高。     

DNTF基含硼和含铝炸药的水下能量

理论计算了DNTF基含硼和含铝炸药的爆炸性能参数,通过水下能量及爆热测试研究了它们的能量特性。结果表明,含硼质量分数15%的DNTF基炸药水下能量可达到2.1倍TNT当量,并出现最大值。含铝质量分数10%-50%的DNTF基炸药的水下能量随铝含量的增加呈上升趋势,其最大值可达到2.67倍TNT当量。当铅或硼的质量分数低于18%时,含硼DNTF炸药的能量高于含铝炸药。硼铝联用,也可获得较好的能量特性。     

含铝炸药与理想炸药能量输出结构的数值模拟

采用AUTODYN计算软件,对含铝炸药与理想炸药水中爆炸能量输出结构进行了数值模拟,讨论了人工黏性对计算结果的影响,对冲击波压力历程进行了对比分析.结果表明,含铝炸药PBXN-105水中爆炸时由于铝粉的二次燃烧放热,能够在较远距离处保持较大的冲击波能,作功能力高于理想炸药PBX9010.含铝炸药水中爆炸能量输出结构的数值模拟可以为炸药的配方设计提供一定的依据.     

RDX基铝薄膜炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较

为了减少铝粉炸药在生产过程中因铝粉对环境污染,降低铝粉炸药的撞击感度,提高含铝炸药的成型性及力学性能,将RDX用铝薄膜分层包裹得到新型的铝薄膜混合炸药。将铝薄膜混合炸药与铝粉炸药进行水下爆炸实验与爆速实验,得到两种炸药的爆速与压力时程曲线,经过分析计算得到两种炸药的压力峰值、冲量、冲击波能、气泡脉动周期与气泡能。结果表明：铝薄膜炸药药柱的轴向为RDX与铝薄膜独立贯通的结构,有利于降低混合炸药中添加物对基体炸药爆轰波传播的影响,从而使铝薄膜混合炸药的爆速高于铝粉炸药,导致铝薄膜炸药的冲击波损失系数高于铝粉炸药,使铝薄膜混合炸药的总能量、比气泡能与铝粉炸药相当情况下,其比冲击波能却降低了10.16%～10.33%,计算过程说明铝薄膜混合炸药的C-J压力计算公式具有合理性。     

DNTF基含硼和含铝炸药的水下能量

理论计算了DNTF基含硼和含铝炸药的爆炸性能参数,通过水下能量及爆热测试研究了它们的能量特性.结果表明,含硼质量分数15%的DNTF基炸药水下能量可达到2.1倍TNT当量,并出现最大值.含铝质量分数10%～50%的DNTF基炸药的水下能量随铝含量的增加呈上升趋势,其最大值可达到2.67倍TNT当量.当铅或硼的质量分数低于18%时,含硼DNTF炸药的能量高于含铝炸药.硼铝联用,也可获得较好的能量特性.     

炸药爆炸能量的水中测试与分析

介绍了炸药爆炸能量的水中测试方法,对TNT和3种新设计的含铝炸药进行了水中爆炸的实验研究,比较了各炸药的爆炸性能.结果表明,发现冲击波峰值超压、冲量和冲击波能流密度等参数较好地符合爆炸相似律,得到了新配方各参数的爆炸相似律系数.计算了炸药的冲击波能和气泡能,并提出了计算爆炸总能量的方法.把实验测得的炸药的总能量与KHTR程序计算的爆热进行对比,二者符合得较好,说明了KHTR程序可用.     

Al/AP对RDX基复合炸药水中爆炸参数的影响

以RDX为主炸药,通过添加不同含量的Al粉和AP制成6种RDX基复合炸药,采用水中爆炸实验研究,从冲击波参数和气泡参数等方面分析了Al粉和AP对复合炸药水中爆炸性能的影响。结果表明,主炸药含量不变时,随着Al与AP摩尔比的增大,冲击波峰值压力、时间常数、冲量和能流密度都逐渐减小,气泡周期、气泡能和最大气泡半径先增大后减小,当Al与AP的摩尔比为3.8左右时,达到最大值。     

DNTF基熔铸炸药的金属加速作功能力

用圆筒试验获得含铝和不含铝两种配方的DNTF基熔铸炸药的筒壁膨胀速度、比动能和格尼系数的变化规律,研究了其金属加速作功能力,并与Octol炸药进行了对比。结果表明,DNTF可显著提高混合炸药的金属加速作功能力;加入少量铝粉虽然会降低初始筒壁速度,但在圆筒膨胀后期,筒壁速度可超过不含铝配方,且提高了DNTF基熔铸炸药的持续金属加速作功能力;与Octol炸药相比,含铝DNTF基熔铸炸药的格尼系数提高了6.2%。     

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，并对水中兵器装药的配方设计提出了建议。     

水下爆炸能量测试中炸药入水深度的确定

研究了试样入水深度和气泡脉动周期的关系，并对测定的气泡脉动周期与计算值进行了比较，确定了有限水域炸药试样的合理入水深度。     

铝粉含量对梯铝炸药爆压和冲击波参数的影响

测试了以TNT为基不同含量含铝炸药的爆压和空中爆炸冲击波参数,通过分析铝粉对炸药爆压、空中爆炸参数和爆炸冲击波超压的影响,建立了爆压与铝氧比的关系曲线、5种TNT基含铝炸药的冲击波相似律方程和TNT/Al炸药的爆压与空中爆炸冲击波超压的关系式.结果表明,随着铝粉含量的增加,炸药的爆压呈指数衰减,近距离的冲击波超压也快速减小,但爆炸场温度和爆炸火球的直径及持续时间会增大.     

RDX基含铝炸药水中爆炸近场冲击波特性

通过水中爆炸试验,得到了RDX基含铝炸药在不同比例距离((-R))处的水中冲击波峰值压力、冲量和冲击波能.结果表明,在测试范围内,(-R)＜1.5 m/kg1/3,Al的质量分数为10%～20%时,冲击波峰值压力基本不变;(-R)≥1.5 m/kg1/3时,Al的质量分数为0～30%时,冲击波峰值压力基本不变.测试范围内,Al的质量分数为20%～30%时,冲量基本不变;Al的质量分数小于20%,冲量随Al含量的增加不断增大.(-R)＜1.0 m/kg1/3时,冲击波能随比例距离的增加而不断衰减;(-R)≥1.0 m/kg1/3时,冲击波能随比例距离的增加基本保持不变.(-R)=0.79 m/kg1/3(药柱18倍半径处)时,冲击波能量利用率只有25%左右,初始冲击波能损失了近1/2～3/5.     

纳米铝对RDX基炸药水下爆炸能量的影响

为了探索纳米铝对RDX基压装炸药的水下爆炸能量的影响,测试了含纳米铝、微米铝、以及纳米铝和微米铝级配的RDX基炸药水下爆炸能量,分析了其水下爆炸能量的变化规律。结果表明,RDX基压装炸药中,当单独使用纳米铝或微米铝时,纳米铝对炸药水下爆炸总能量的提高不如微米铝;当铝粉总质量分数为30%,且纳米铝和微米铝的质量比为1∶2时,水下爆炸总能量比单独使用微米铝时提高7%,说明纳米铝和微米铝合理级配能够提高铝粉的能量释放效率。当铝粉总质量分数为35%时,即使采用级配也无法提高含铝炸药的水下爆炸能量。     

含铝炸药爆炸光辐射能量输出特性研究

通过爆炸光辐射特性试验研究,获取了含铝炸药装药在不同反应阶段的可见光、红外光时程曲线,计算了不同波段光辐射的能量利用率;基于含铝炸药的爆炸能量输出结构,分析了含铝炸药爆炸光辐射能量输出特性和激发特性规律。结果表明,可见光、中波红外和长波红外3个频段的光辐射强度分别在含铝炸药爆炸爆轰反应阶段、无氧燃烧反应阶段和有氧燃烧反应阶段达到最大峰值,与不同阶段的反应机制和释能特性吻合;含铝炸药常规爆炸的光辐射在试验工况测量波段的能量利用率为5.91%,与核爆炸模式的光辐射转化率存在数量级上的差异,但通过优化炸药配方设计和复合装药结构等技术途径仍可能有较大的提升空间,可为光电对抗提供新型技术途径。     

Al粉对炸药爆炸加速能力的影响

采用电探针法测量了RDX基含铝炸药爆炸驱动金属薄片的速度变化,分析了铝粉含量对炸药爆炸加速能力的影响。结果表明,炸药爆炸对金属薄片的加速能力受配方中铝粉的反应比例影响;金属薄片的加速过程分速度增长和速度减小两个阶段;金属薄片达到最大速度的距离与铝粉的含量有关,随着铝粉含量的增加,达到最大速度的距离有所增加,该距离在40~60mm。铝粉含量对炸药爆炸加速能力的贡献有一最佳值,对于RDX基含铝炸药,其值约为15%。     

含硼金属炸药水下能量的实验研究

通过水下试验测试了含硼铝、硼镁、硼镁铝合金、硼钛、硼锆等混合金属粉炸药的水下能量,并与相应含铝炸药的水下能量进行了对比.结果发现,以HMX为基金属粉的质量分数20%时,镁粉、镁铝合金与硼粉混合后水下(总能量)比单独使用硼粉时约提高40%;含硼铝质量分数20%的炸药的水下总能量比含铝质量分数20%炸药高约7%;以RDX为基,含硼铝、硼镁、硼镁铝合金质量分数20%炸药的水下总能量比含铝20%的炸药均有提高,其中硼镁达到9%.随着硼铝金属粉含量的增加,水下总能量不断提高,均高于相应含铝炸药,当硼铝金属粉质量分数为35%时达到最高,比含铝35%炸药约高7%,含量40%后开始降低.硼粉与铝粉混合使用,可提高硼粉氧化效率和炸药水下总能量.     

铝含量对RDX基含铝炸药爆压和爆速的影响

利用锰铜压力传感器和测时仪测量了不同铝含量的RDX基含铝炸药的爆压和爆速。拟合出爆压、爆速与铝含量的关系式,分析了铝含量对RDX基含铝炸药爆压、爆速的影响因素。结果表明,随着铝含量的增加,RDX基含铝炸药的爆压和爆速呈线性减小。计算了铝粉的质量分数在0~40%时所对应的PC-J=A(x)0ρD2中的A(x)值,拟合出A(x)值与铝含量的关系式,得到RDX基含铝炸药爆压与爆速之间的关系式。