二维拟定常爆轰波反应区的初步研究

研究由现代爆轰渐近分析理论建立的关于二维拟定常爆轰波反应区的控制方程组，用数值积分方法求解该方程组，得到爆轰波反应区内压力、粒子速度、化学反应度随时间变化的规律。对乳化硝铵、PBX-9404和TATB炸药进行了计算，得到比较满意的结果。     

一种以2~#炸药为主要成份的塑料粘结炸药

2~#炸药[重(,,-三硝基乙基-N硝基)乙二胺]是一个零氧平衡的高能炸药。在2~#炸药中混入少量HMX,以氟橡胶粘结,以TATB、石墨和石腊组成的复合钝感剂来钝感,得到了撞击感度和摩擦感度较低的B-01炸药配方。配方组成为2~#炸药/HMX/TATB/氟橡胶/聚苯乙稀/石墨/石腊=70/22/4/2/0.5/0.5/1。 该配方的特点是冲击波感度很高,很容易用2mm直径的柔爆索起爆。其撞击感度与TNT相当(4％),摩擦感度低于14％,爆轰能量相当于PBX-9404,而且容易在低比压下制成不同形状,因此它适用于某些特殊用途的装药。     

PBX-9404炸药冲击起爆的一维数值模拟

对Tang模型的阈值函数进行修改,给出了新的能量传递过程特征时间。将修改后的Tang模型加入到二维有限元动力分析程序DYNA2D中,计算PBX-9404炸药的冲击起爆过程,并与Forest-Fire模型和点火-燃烧-快反应模型的计算结果进行比较,结果表明:新模型的适用范围更广,而且p(t)曲线的波形、VN点和cj点的压力幅值都较理想。     

《高能量密度物理》2007年度总目录

关于爆炸力学发展方向的若干思考……………………………………………孙承纬(139)脉冲激光技术在温密物质和动高压物理实验研究中的应用…………孙承纬,谷卓伟(74)用SVR相机观测爆轰现象…………………………………文尚刚,李发伯,于川,等(1)平衡炮经典内弹道仿真计算………………………………段吉员,朱子标,于川,等(5)PBX-9404炸药冲击起爆的一维数值模拟………………………………曾代朋,张振宇(10)以纳米TATB为基炸药的短脉冲冲击起爆阈值的测量…莫建军,王桂吉,谭福利,等(22)水中爆炸冲击波传播规律的实验研究……………………李金河,…     

PBX-9404的化学反应速率方程及起爆特性

通过对炸药化学反应速率方程的分析,建立了基于Kim弹粘塑性球壳塌缩热点模型原理的三项式化学反应速率方程模型。运用遗传算法确定了反应速率方程相关参数,通过与Forest-Fire反应速率模型数值模拟结果的对比对所建模型的合理性进行了验证。将所建反应速率方程模型嵌入有限元程序对PBX-9404炸药起爆过程进行数值模拟,根据模拟结果分析了炸药遭受冲击加载后炸药孔隙率、颗粒尺寸等变化对炸药冲击起爆过程的影响。     

JBO-9021炸药的冲击起爆Pop关系

采用激光干涉测速技术和高速扫描相机,对新型钝感高能炸药JBO-9021（TATB、HMX和黏结剂的质量分数分别为80%、15%和5%）的冲击起爆Pop关系进行了研究。通过激光干涉测速技术获得了JBO-9021炸药冲击起爆过程中不同光纤探针处（即不同冲击波位置）的粒子起跳瞬时速度,结合未反应炸药的雨贡纽曲线,获得了粒子起跳点的冲击波压力;通过高速扫描相机获得冲击到爆轰距离,结合光纤探针所处位置,得到不同压力下JBO-9021炸药的冲击到爆轰距离,进而拟合出反映JBO-9021炸药冲击起爆性能的Pop关系曲线。结果显示,相对于TATB基PBX9502炸药和HMX基PBX9501炸药,JBO-9021炸药的冲击起爆性能更加优异。     

炸药TATB/粘结剂的短脉冲冲击起爆阈值测量

利用金属箔电爆炸驱动聚酯薄膜飞片产生短脉冲冲击波的加载技术(电炮),依据DRM(Delayed Robbins-Monro)实验程序,研究了炸药TATB/粘结剂在各种激励条件下的短脉冲冲击起爆特性,获得了其50%起爆概率条件下的短脉冲冲击起爆阈值,及实验条件下其短脉冲冲击起爆判据为:lnp=0.205-0.87lnτ。并与相同条件下TATB/HMX为基的高聚物粘结炸药的短脉冲冲击起爆阈值进行了比较。结果表明飞片面积和压力脉宽均对炸药的短脉冲冲击起爆阈值有重要影响,与TATB/HMX为基的高聚物粘结炸药相比,TATB/粘结剂更钝感。     

温度对发散冲击波引爆塑料粘结TATB炸药的影响

在温度为 2 0℃、- 30℃和 - 54℃条件下 ,用半球形传爆药输出的发散冲击波引爆密度1 90g/cm3的塑料粘结TATB钝感炸药 ,采用切面实验方法 ,通过电探针测试技术 ,观测了炸药中被引发的爆轰波或反应冲击波速度的增长或衰减过程。实验表明 ,温度降低 ,塑料粘结TATB钝感炸药的引爆性能发生显著变化。     

高压下PBX-1炸药的燃速-压力特性

炸药燃速-压力特性是弹药安全性的关键内因，反映了炸药反应烈度增长的倾向性。为了认识PBX-1炸药在未损伤状态下的燃烧特性，发展了密闭空腔燃烧压力-炸药耗量法以及炸药燃烧速率测试方法，并对PBX-1炸药开展了燃烧实验。采用压力传感器测量了密闭燃烧器内部的压力历程，采用快速响应热电偶监测了炸药燃烧阵面时间-位置数据，获得了炸药燃烧速率并拟合出常温下PBX-1炸药热传导燃烧速率与压力的依赖关系r=(2.16±0.55)p1.08±0.06。结果表明，PBX-1炸药的压力指数大于1，燃烧速率对压力变化比较敏感，在100 MPa压力范围内燃烧速率呈指数关系，当压力超过100 MPa后燃烧变得不稳定，燃烧速率迅速增加，导致燃烧器内压力骤变。分析其主要原因是，高压下PBX-1炸药发生物理破坏，炸药燃烧比表面积增加100多倍，炸药反应烈度有经对流燃烧机制提升的趋势。     

炸药Pop关系和反应Hugoniot曲线的确定、对单一曲线增长讨论

本文利用锰铜压力计和楔形炸药样品,同时测定了不同初始冲击波幅值下。冲击波在炸药内的发展过程及炸药内的压力场。得到炸药内延迟引爆距离(或延迟引爆时间)的对数与初始冲击波压力的对数成线性关系(即称为炸药的Pop图),利用初始冲击波幅值确定的炸药冲击波数据可求得未反应炸药的Hugoniot关系,而利用冲击波在炸药内增长过程中测得的参数所确定的是反应炸药的Hugoniot关系。本文用楔形炸药样品测得冲击波在炸药内的x-t关系以及不同Lagrangian压力剖面说明:冲击波在炸药内的增长并不完全满足单一曲线增长的假设。     

非均质固体炸药的冲击引爆临界能量判据研究

分析了冲击引爆过程,研究了非均质炸药受冲击时飞片(或杆)传速给炸药的能量和加载面处高压区域的演化。对于平头飞片,导出了可用于不同直径、不同厚度、不同截面形状的飞片冲击引爆炸药的临界判据,对于几种炸药进行了计算,并同实验进行了比较。研究了轴对称下平板向长杆过渡的临界L/D值,这一数值由最初的1/4及以后的1/12变化为1/8。     

塑料粘结硝基胍炸药的性能

粘结硝基胍炸药的配方为NQ/TNT/PVB 97.5/1/1.5,此配方计为PB-NQ-1。测量了PB-NQ-1的各种性质并和TATB进行了比较。用100毫米直径的炸药,100毫米直径的平面波发生器加上10毫米厚的Comp.B传爆药柱起爆,测量了爆轰参数。爆轰波速度是8.159毫米/微秒,有效C-J爆压是26.2万巴,密度ρ0=1.676克/厘米3。由一维飞片推体试验测得其能量是PBX-9409的65％。从实验数据表明粘结硝基胍炸药的感度和稳定性在通常温度时可以和TATB相比拟,所以它是一种可以替代TATB的便宜炸药。     

以纳米TATB为基炸药的短脉冲冲击起爆阈值的测量

利用金属箔电爆炸驱动聚酰亚胺薄膜飞片产生短脉冲冲击波的加载技术,依据DRM(Delayed Robbins-Monro)试验程序,分别测量了以纳米级、亚微米级TATB为基炸药的50%短脉冲冲击起爆阈值,并进行比较。结果表明,以纳米级TATB为基炸药短脉冲冲击起爆阈值比以亚微米级TATB为基炸药的低,在确保炸药安全的前提下,使用以纳米TATB为基炸药更有利降低短脉冲冲击起爆装置所需的能量。     

TATB微观结构对炸药爆轰波传播性能的影响

采用不同工艺方法制备出了3种具有不同微观结构特征的超细TATB炸药粉体,用2％(质量分数)的F2311作粘结剂,压制出了不同密度的TATB基炸药试样。采用飞片短脉冲冲击起爆装置,研究了TATB基炸药中爆轰波的传播性能。研究结果表明,在一定的短脉冲冲击起爆条件下,TATB微观结构对炸药爆轰波传播性能影响较为明显。     

激光引爆PETN炸药的数值模拟

本文在以为反应流体动力学方程组的能量方程中加入激光源项，分别计算了透明玻璃窗口和镀铝窗口复盖下PETN炸药激光引爆的临界参数和炸药表面的温度和压力。结果表明，这两种窗口情况下，炸药起爆都是热机制。     

纳米TATB微结构与复合物冲击起爆阈值间的关系

采用电爆炸箔驱动飞片加载方式,测试了纳米TATB与某敏感炸药复合体系的50%冲击起爆电 压阈值,讨论了TATB微观结构参数与复合物冲击起爆阈值之间关系的几种观点。采用造型粉数学建模-表 面形貌表征-冲击起爆阈值实验验证的方法,探讨了复合体系的起爆机制。结果表明:复合体系中各组分的分 布方式与纳米网格TATB聚集体尺寸大小密切相关,决定了复合物中敏感炸药所受短脉冲作用的压力大小 和时间长短,这可能是导致50%起爆阈值变化的关键因素。     

一种以TATB/HMX为基炸药的到爆轰距离

利用光纤探针/光电转换器/示波器技术和楔形炸药块方法,采取电炮驱动薄飞片冲击加载产生高压短脉冲激励的装置,测量了一种以TATB/HMX为基炸药的到爆轰距离,研究了到爆轰距离与初始冲击波压力幅值和脉宽的关系,给出了该炸药的POP曲线和表达式。实验结果有助于了解压力脉宽对钝感炸药的冲击起爆和爆轰成长的影响。对于短脉冲冲击加载,入射压力脉宽对炸药的到爆轰距离影响明显,相同实验条件下,压力脉宽越长,炸药的到爆轰距离越短;相同压力脉宽下,加载压力越高,炸药的到爆轰距离越短。     

多组分PBX炸药细观结构冲击点火数值模拟

建立了炸药颗粒自由堆积三维计算模型,考虑了炸药颗粒尺寸和位置的随机分布、粘结剂对炸药颗粒的包覆和不同组分炸药颗粒间的级配;采用非线性有限元方法,对炸药颗粒由自由堆积到密实装药的压药过程进行模拟,构建了PBX炸药细观结构模型;对多元PBX炸药（HMX+TATB+Estane）细观结构冲击点火过程进行了计算,考虑冲击作用下炸药内部热力耦合作用和自热反应,计算不同组分比例混合炸药的冲击点火性能,分析了炸药组分对冲击点火的影响。研究表明TATB含量增加,混合炸药冲击感度降低。     

孔隙度对PBX炸药冲击起爆影响的实验研究

为了研究孔隙度(装药密度)对PBX炸药冲击起爆爆轰成长的影响，采用炸药冲击起爆锰铜压阻一维拉格朗日实验测试系统，测量了不同孔隙度的PBXC03炸药(HMX的质量分数为87%，TATB的质量分数为7%，黏结剂的质量分数为6%)冲击起爆过程不同拉格朗日位置的压力-时间历史。结果显示:在本文装药范围和加载条件下，孔隙度对PBX炸药冲击起爆爆轰过程的影响不单调，中等密度的炸药冲击起爆和爆轰成长最快，这是热点点火过程与燃烧反应过程共同作用的结果。     

在球面散心冲击波作用下JB-9014炸药冲击引爆过程实验研究

采用双灵敏度VISAR对JB-9014炸药在20 GPa的球面散心冲击波作用下冲击引爆过程开展了实验研究。测得的不同厚度JB-9014炸药/窗口界面的粒子速度历程表明,到爆轰距离为2~3 mm,在3~5mm处反应冲击波已发展为稳定爆轰波。开展了相应的初步数值计算工作,计算结果与实验基本吻合。