DNP炸药冲击Hugoniot关系实验研究

新型高能熔铸基体炸药3,4-二硝基吡唑(DNP)的冲击Hugoniot关系,是探讨其冲击起爆特性的基础,采用压力对比法,经平面波发生器加载,用锰铜压阻计测量了压力为3.7～14.4 GPa范围内九组不同冲击波压力下DNP炸药和LY12铝样品的冲击波波后压力,计算得到不同压力下的冲击波波速D和粒子速度u,拟合得到了压力为3.7～14.4 GPa范围内DNP炸药的D-u关系.结果表明,DNP炸药压力为3.7～14.4 GPa范围内的冲击Hugoniot关系可近似为一条在D-u平面内的直线,确定了DNP炸药冲击波作用下的波后状态.分析了用聚四氟乙烯封装锰铜压阻计对实验测试结果的影响,通过对测试信号的理论分析和合理判读有效消除了封装带来的系统误差.     

燃料空气炸药爆轰产物JWL状态方程参数计算

炸药爆轰产物的Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程参数一般由圆筒试验确定,但圆筒试验并不适用于宏观上呈云雾状态的燃料空气炸药(FAE)。为确定FAE爆轰产物的JWL状态方程参数,基于外场FAE爆轰试验数据,引入反向传播神经网络联合遗传算法(BPNN-GA),建立适用于FAE的状态方程参数计算方法,并与单爆源和多爆源的外场试验结果对比。研究结果表明：引入BPNN-GA可以简化状态方程参数优化过程,提高了寻优速度和精度;基于FAE爆轰产物JWL状态方程参数,建立单爆源与多爆源的FAE云雾爆轰模型,数值仿真所得的冲击波轮廓与实际爆轰冲击波形貌一致,单爆源与多爆源50 m测点处地面峰值超压仿真值与试验值的最大偏差分别为9.0%和11.1%.     

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%.     

2，4-二硝基苯甲醚基熔铸含铝炸药冲击起爆特性

为钝感高能炸药安全性设计和应用提供理论依据和物理基础,深入开展钝感熔铸含铝炸药冲击起爆特性实验研究。建立蓝宝石飞片平面撞击加载炸药一维拉格朗日分析组合式电磁粒子速度计实验测试系统,测量2,4-二硝基苯甲醚（DNAN）基熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程中不同拉格朗日位置的粒子速度-时间变化曲线,获得飞片撞击速度和固相炸药颗粒度等变化对其冲击起爆爆轰成长的影响规律,并确定了该熔铸含铝炸药的冲击Hugoniot关系（D=2.439+2.137u,D为冲击波传播速度,u为粒子速度）和未反应炸药状态方程参数。结果表明：DNAN基熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程的典型粒子速度曲线呈驼峰状,冲击波阵面波后粒子速度明显上升并加速追赶前导波阵面,冲击起爆过程整体表现为加速反应特征;在该装药颗粒度级配范围和加载压力下,加载压力越高或固相炸药颗粒度越小,炸药冲击起爆爆轰成长越快,越早转为爆轰。     

BP-GA算法确定未反应炸药的JWL状态方程参数

为了确定未反应炸药的JWL状态方程参数,提出了一种利用BP神经网络?遗传算法(BP?GA算法)和冲击Hugoniot关系确定JWL参数的方法。此方法首先训练BP神经网络,使其可以拟合由不同的JWL参数组合组成的非线性系统,随后采用遗传算法搜寻适应度值最大的一组JWL参数。结果表明:已知某种炸药的初始密度、爆速、Hugoniot系数C0和S,便可利用BP?GA算法确定其JWL参数;BP?GA算法确定的8种未反应炸药的p?v曲线和由试验数据确定的p?v曲线相吻合,且8条p?v曲线的R²均不低于0.9995,证明了BP?GA算法的高精度。     

一种RDX基温压炸药的JWL-Miller状态方程研究

为了研究某RDX基温压炸药的爆炸威力,对该温压炸药进行了Ф25 mm圆筒试验和野外静爆试验,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对圆筒试验的过程进行数值模拟,得到了该温压炸药爆轰产物的JWL状态方程参数。引入JWL-Miller模型对温压炸药在野外静爆条件下的冲击波传播过程进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行比对,确定了Miller模型中的铝粉二次反应速率参数。结果表明:运用所得JWL-Miller模型参数模拟得到的冲击波参数与静爆试验测得数据吻合较好,平均相对误差小于±5%。     

战斗部动爆冲击波存储测试方法研究

针对动爆冲击波压力场分布不均、伴随有高速破片、爆点位置不确定等问题,提出了动爆冲击波测试方法。进行战斗部毁伤模拟船舱火箭橇动爆测试试验,研究了传感器测点的布设、综合触发方式等动爆现场测试的关键技术。结果表明动爆冲击波在舱室内传播是不均匀的,高动能和反射超压破坏了冲击波超压场的分布,速度分量的方向冲击波超压值大大增加。     

基于爆炸冲击波的战斗部炸点位置预测

为解决侵彻战斗部在建筑物等目标内部爆炸后的爆炸位置难以测定的问题,提出一种基于爆炸冲击波超压测试数据的炸点预测方法.基于爆炸冲击波传播速度与冲击波超压衰减规律,构建冲击波到达时间与传播距离的数学模型,将超定非线性方程组的最小二乘解转换为无约束多元非线性函数的极值求解,应用MATLAB软件的fminsearch函数计算获取炸点坐标,并应用实爆试验数据对比分析计算结果与实测结果.结果表明:该方法具有可行性,用于末端动态速度小于476.42 m/s,战斗部炸点预测的偏差在1.5 m以内.     

黑索今基含铝炸药的铝氧比对爆轰性能及其水下爆炸性能的影响

为了分析铝氧比对爆压和爆速的影响规律,采用试验方法测定了黑索今（RDX）基含铝炸药的爆轰参数,应用KHT程序计算分析了试验测试结果;针对RDX基含铝炸药,进行了1kg柱形装药水下4.7 m爆炸试验,测量了距爆心1～3m处的冲击波压力峰值与气泡脉动周期,拟合得到了冲击波压力峰值与衰减时间常数的相似律系数。研究结果表明：RDX基含铝炸药的爆压和爆速随铝氧比的增加呈现线性减小变化,爆热在铝氧比为0.997时达到最大值;当铝氧比为0.366时,冲击波压力峰值与冲击波能达到最大值;当铝氧比为0.633时,冲击波冲量与冲击波能量密度达到最大值;当铝氧比为0.997时,气泡第一次脉动周期与半径达到最大值。     

抗侵彻过载战斗部模拟装药Hugoniot特性实验研究

通过飞片平面正撞击实验获得了模拟注装TNT炸药在小于1.2 GPa撞击压力下的冲击波速度c和粒子速度u数据,发现在一定的误差范围内实验数据点与注装TNT炸药的Hugoniotc-u曲线接近,说明它们具有相似的Hugoniot特性。因此,在实验研究中可选择与真实装药具有近似Hugoniot c-u曲线的模拟装药代替真实装药进行各种材料动力学研究。     

玻纤增强复合材料冲击Hugoniot参数实验研究

在单级轻气炮上,对一种玻纤增强复合材料的冲击Hugoniot参数进行了实验研究。最高撞击速度为520 m/s,相应在靶中得到的最高撞击压力为2.815 GPa.压力测试采用锰铜计,PVDF产生的压电信号用于判读激波速度。由实验结果拟合得到了玻纤增强复合材料的Hugoniot线性关系和Grüneisen系数。     

75℃下TATB基高聚物粘结炸药爆轰性能

为研究TATB基高聚物粘结炸药（ PBX）在高温下的爆轰性能,采用标准隔板试验、电测法、ZWB253-2008标准方法和圆筒试验测试了其在25℃和75℃下的冲击波感度、爆速、爆压及比动能。结果表明,与25℃相比,75℃下TATB基PBX的冲击波感度和比动能增大,爆速降低,爆压无明显变化。     

应用兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验

针对目前机电引信内部传爆序列隔爆可靠性研究的不足，提出应用兰利法的机电引信逐渐解除隔离试验方法。该方法将感度试验兰利法与逐渐解除隔离试验相结合，通过正态分布参数对爆轰传递概率与隔离件运动位移关系进行拟合，计算任意刺激值对应的引信作用概率。仿真数据与试验结果表明，应用兰利法的逐渐解除隔离试验方法理论计算值与仿真数据、试验结果相近，该方法可在小样本条件下对引信传爆序列隔爆性能做出评估，可用于指导机电引信隔爆机构与传爆序列设计。     

双锥罩射流侵彻钢靶侵深计算模型

为了完整地描述双锥罩聚能射流侵彻钢靶的全过程,利用冲击波Hugoniot关系修正伯努利方程,结合改进的PER理论推导双虚拟原点,建立了考虑冲击波、射流速度分布及射流状态等影响因素的侵深计算模型。通过试验验证了考虑冲击波、双虚拟原点及射流断裂影响的计算模型能够提高预测侵深的准确性,比较了各分界点因素对射流侵深的影响,获得了炸高及双锥罩结构参数对射流侵深的影响规律。研究结果表明：随着炸高的增大,连续射流与断裂射流分界点的出现将早于冲击波影响分界点;头部速度、拐点速度和侵彻深度均随上锥角的增大而减小;随着上锥高占罩高比例的增大,射流头部速度、侵彻深度逐渐增大,而射流拐点速度呈下降趋势。     

基于不确定度预估的靶场实测数据录取方法

靶场实测数据具有数据样本少、获取代价高等特点,从中剔除异常值,在军事、经济及时间上有重要意义。为降低数据录取给试验鉴定结论带来的误判风险,提出不确定度法,具体由预先评定出的测量结果不确定度和在实际测量过程中获得的最佳估计值来共同确定剔除异常值的实测数据录取方法,结合某型坦克炮身管内径鉴定试验,说明了不确定度法的内容及步骤。通过人为设定样本集并附加异常值进行MATLAB仿真分析,结果表明无论是样本量少,还是样本量多,运用不确定度法剔除异常值具有较高的可靠性。不确定度法充分考虑测量系统及测量过程的实际情况,运用计量结果等现有信息一次性评定出测量不确定度,即可在实际测量中进行重复应用,有利于靶场试验从策划到实施的质量控制。同时,在靶场采用不确定度法录取实测数据,具有简单快捷的特点,不仅满足一线的快速使用,而且还能显化出靶场计量在试验一线的贡献度。     

某新型炸药冲击起爆试验与临界起爆特性研究

采用平面波发生器爆炸驱动不同厚度的飞片撞击带隔板装药,获得了某新型炸药与THAL,炸药的冲击波起爆临界隔板厚度.基于一维冲击波传播理论,建立了炸药临界起爆特性参数分析模型,并利用所测的两种炸药冲击波起爆临界隔板厚度,结合炸药及隔板材料的冲击Hugoniot参数测试结果,计算得到了两种炸药的冲击波临界起爆压力和起爆能量常数.     

不可压缩流体中球型容器内爆理论模型研究

容器水下压溃可引起内爆,产生内爆冲击波,对周围结构产生破坏作用。基于能量守恒原理,推导了一种不可压缩流体中球型容器内爆理论模型。可以根据球型容器半径、容器所受静水压力等参数预测内爆冲击波压力、气泡半径、气泡溃灭时间周期,预测结果与内爆试验数据吻合较好。利用该模型分析了容器内爆冲击波压力的危害性,以及冲击波压力峰值随容器体积、静水压力、容器内气体压力等参数的变化规律。结果表明,容器内爆与炸药水下爆炸相比,冲击波峰值高、脉宽小,对附近的脆性材料结构会产生较强的破坏效应;冲击波峰值随球型容器半径增大而线性增大,随静水压力增大呈二次曲线增大;容器内气体初始压力、容器周围流体密度、声速以及容器内气体比热比等参数变化对冲击波峰值无明显影响。     

含能材料颗粒特性对激光诱导微爆炸冲击波的影响

使用基于微秒时间尺度上毫克级含能材料的激光诱导空气冲击波爆轰性能测试方法——The Laser-induced Air Shock from Energetic Materials (LASEM),结合脉冲激光系统和高速纹影研究了不同粒径以及不同堆积密度对六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)、奥克托金(HMX)、黑索今(RDX)、1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)和2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM105)这5种含能材料冲击波特征速度的影响。结果表明,粒径小于75μm时,测量结果偏差较大;粒径在75～500μm之间时,测量结果波动性较弱,且与爆压值的排列顺序一致,能够作为参考数据评估实际的爆轰性能。堆积密度小于0.7 g·cm^-3时,测量结果波动范围较大;堆积密度在0.7～1.35 g·cm^-3之间时,测量结果较为平稳,且与爆压值的排列顺序一致,测量值更具参考价值。     

斜置惯性平台漂移角离线复算方法

根据发射流程、飞行试验方案和斜置惯性平台敏感发射点重力加速度的物理特性,基于平台自标定参数、遥测加速度计脉冲数、发射点大地测量成果等试验数据,提出一种斜置惯性平台漂移角的离线复算方法.计算比对结果表明,平台漂移角的离线计算值与遥测输出结果一致,各向偏差为10-5度量级,此离线复算方法能够给出遥测存储器开始记录前的平台漂移角数据.     

高维参数不确定爆轰的不确定度量化

由于测量技术等因素导致物理参数的随机波动,加上化学反应率方程、状态方程均是唯象建模,使得爆轰系统含有不同类型的高维相关不确定度。评估输入不确定度对输出结果的影响具有重要的理论意义和应用价值。针对参数敏感的绕爆问题拐角效应,使用基于回归方法的非嵌入多项式混沌方法研究此问题的不确定度量化。使用Rosenblatt变换将一列相关随机变量组转化成服从独立标准均匀分布的随机变量组。先用采样法将积分转化成欠定线性方程组,进而选择优化方法求解回归方程,再借助基追踪方法将优化问题转化成线性规划问题。给出拐角附近拉格朗日参考点的速度分量、压力、位置的期望和置信区间。结果表明：拐角处位置临近的两个拉格朗日参考点,轨迹差别很大;不确定度随着时间演化而逐渐增加,预测系统的长期动力行为难度加大;研究方法可推广到其他爆轰问题。