JO-9159炸药的初始密度对爆轰波反应区宽度影响的实验研究

 利用电磁法对两种具有不同初始密度的JO-9159炸药的爆轰反应区宽度进行了测量。结果表明,对于JO-9159这种爆轰反应区非常窄的炸药,既使爆轰达到了定常状态,化学反应仍然与炸药的初始物理状态有关。     

猛炸药RHT-901和钝感炸药IHE-2的爆轰波直角绕射

 采用高速转镜分幅相机和电探针技术研究了猛炸药RHT-901和钝感炸药IHE-2的爆轰波直角绕射图像和不同位置上的爆轰波传播时间。从研究得出，两种炸药都在拐角顶点附近绕射，爆轰波传播时间增长，爆速变小。但是两种炸药绕射爆轰波的状态不一样，钝感炸药IHE-2中爆轰波绕过直角时，在拐角顶点附近约10 mm范围内炸药未完全反应，猛炸药RHT-901中爆轰波绕过直角时未出现类似现象。两者相比，钝感炸药中绕射爆轰波速度变化大，波阵面曲率半径小，而猛炸药的绕射爆轰波速度变化小，波阵面曲率半径大。这说明炸药的爆轰波绕射与炸药的冲击感度、反应区宽度有关。     

PBX-9502炸药爆轰反应速率模型研究

利用高能炸药爆轰反应的拉格朗日分析方法,得到了一个形式简单的PBX-9502炸药的爆轰反应速率方程。运用该速率方程,计算了PBX-9502炸药爆轰波反应区的纵向结构,并与三项式点火增长模型的计算结果及实验结果进行比较。结果表明:该爆轰反应速率方程能很好地模拟PBX-9502炸药爆轰波反应区的纵向结构。     

亚微米TATB爆轰波剖面实验

用激光速度干涉技术测试炸药／窗口界面粒子速度，研究炸药的冲击起爆、爆轰反应区结构、爆轰驱动和炸药反应速率等。与普通颗粒TATB相比，亚微米TATB炸药对高压短脉冲敏感，在钝感起爆器中有应用价值。文中用VISAR技术，测试亚微米TATB在短脉冲加载下的炸药／窗口界面粒子速度，对亚微米TATB的反应区结构进行了探讨。亚微米TATB是通过重结晶-气流粉碎的方法制备的，平均颗粒度0．58μm。     

低真空条件下炸药强爆轰驱动实验

二级炸药强爆轰驱动超高速飞片的作用基本过程如下：第一级炸药爆轰驱动初级飞片撞击第二级炸药／飞片组合，在次级炸药中形成强爆轰，使其爆轰产物流动区成为较均匀分布的高压区，从而使得强爆轰驱动的次级飞片速度达到中高速或超高速。     

RDX炸药爆轰产物物态方程

采用基于统计物理的爆轰产物物态方程模型,研究了不同初始密度下RDX炸药爆轰产物性质,发现炸药初始密度小于1.20g/cm3时,炸药爆轰后只有气相产物生成,随着炸药初始密度进一步增大,爆轰后有固相碳析出。炸药初始密度小于1.60g/cm3时,各气相产物按均匀混合处理,计算的爆速、爆压和实验值符合较好。随着炸药初始密度进一步增大,计算的爆速、爆压与实验值出现较大的偏差,经分析发现此处可能出现了超临界流体相分离现象,在物态方程模型中考虑了这种效应后,得到较好的结果。     

非均匀炸药冲击起爆和起爆后的行为

 介绍并分析了Campbell 等人及其他作者研究非均匀炸药冲击起爆和起爆后行为所获得的实验结果，但不涉及其冲击起爆条件。足够强的冲击波进入非均匀炸药后，爆轰将瞬时（指不经过感应时间）且直接（指不经过其他过程，如爆燃）被引发；非均匀炸药起爆后，其中传播的自始至终是一个不断增长的爆轰波，直至发展为正常爆轰，整个过程都是爆轰的增长（新定义）过程。不存在由反应冲击波不断增长并转变为爆轰波的所谓向爆轰的增长。所谓向爆轰的增长，实际上是爆轰的增长（按新定义）的初期；Craig原定义的爆轰的增长，实际上是爆轰的增长（按新定义）的后期；而所谓反应冲击波，实际上是增长中的初期爆轰波。爆轰的增长（按新定义）是所有猛炸药的特性，炸药反应不充分并逐渐趋于充分是爆轰的增长的化学机制。     

用光电法研究钝感炸药JB-9014反应区结构

 报道了用光电法研究炸药反应区结构的原理、实验方法和钝感炸药JB-9014的反应区结构。研究结果表明，密度为1.894 g/cm³的JB-9014炸药在平面一维定常爆轰时，其Neumann峰压力为36.5 GPa，反应区宽度为1.75 mm，反应过程时间为0.31 μs；装药密度减少时，Neumann峰压力、反应区宽度和反应过程时间均减小。     

利用单色谱仪研究炸药粉快速反应产物发射谱

利用作者研制的快速反应（爆轰）光谱探测技术研究了五种常用猛炸药快速反应最终产物光谱。研究表明，随着炸药负氧平衡值的影响，最终产物Ｈ２Ｏ的含量也增加，同样随着炸药中碳含量的增加ＣＯ２量增加，固体Ｃ２也明显增多，它能为爆轰产物合成金刚石选用主炸药提供有参考价值的数据，实验值与ＢＫＷ方程计算进行了比较，其趋势是一致的，为微观研究炸药粉快速反应提供了一个较简便而行之有效的方法。     

CTVD格式数值计算非均质炸药爆轰问题

将高分辨率激波捕捉格式CTVD格式拓展应用到非均质炸药爆轰的数值模拟问题.增加了化学反应率控制方程,引入Lee-Tarver点火成长模型,未反应的固体炸药和化学反应气体产物都使用JWL形式状态方程.数值模拟了非均质固体炸药PBX-9404和TATB的冲击起爆问题.获得了较高的爆轰波分辨率和光滑解区的数值精度,对具有复杂物态方程形式的固体炸药爆轰问题,CTVD格式具有简单实用、高效和高分辨的特点.     

高聚物黏结炸药的分子模拟进展

回顾了近年来在高聚物黏结炸药(PBX)原子和分子尺度数值模拟方面取得的进展,主要研究领域包括以下6个方面:炸药分子力场、热力学参数计算、耗散/输运性能、相图/相变动力学、动力学响应行为和热点形成机制。针对当前研究现状,介绍了各领域的代表性工作和主要研究成果。目前对PBX炸药的结构和静力学性能已有较充分的认识,但对炸药的动力学响应行为和细观起爆机制尚缺少系统的科学认识,存在一系列挑战性问题,如结构缺陷在爆轰反应后期的形态和表征,以及初始缺陷对爆轰波波形畸变的影响机制。需要将理论计算与实验相结合,以解决爆轰物理领域中的难点问题。     

超压爆轰产物冲击绝热线的实验研究

炸药驱动高速飞片撞击基板和炸药,从而在炸药中产生超压爆轰状态。利用高速扫描相机测试了冲击波在炸药试样和铝标准试样中的传播速度,采用对比法得到了炸药爆轰产物的雨贡纽曲线。通过分析发现,通常的冲击波-粒子速度(D-u)关系式的线性拟合不适合CJ点附近的雨贡纽数据,对于炸药爆轰产物的冲击波-粒子速度关系式最好采用非线性关系式。利用冲击波前后物理量守恒关系式,将D-u数据转化为p-V数据,拟合得到了炸药爆轰产物的雨贡纽p-V关系。     

光电法研究JO-9159炸药反应区宽度

采用光电法研究炸药反应区结构的实验装置如图1所示，炸药装置用平面波透镜起爆。为了屏蔽炸药爆轰发光，在炸药样品和窗口材料氯仿之间用0．01mm厚的铜箔隔开。然后用硅油将铜箔紧紧地贴在被测样品的表面，其目的是避免炸药样品与铜箔之间有空气隙存在，以免其影响测试精度。为了防止氯仿的渗漏，在铝套筒和炸药样品之间用真空油脂密封。光纤一端直接插入装置之中，另一端和高温计的各通道相连。炸药爆轰后，在透明液体氯仿中产生冲击波，在冲击波作用下液体发光，光纤和光电倍增管将光信号转变为电信号，记录在示波器上，计算得到氯仿中的冲击波温度随时间的变化曲线。     

利用电磁法研究HMX与TATB混合钝感炸药的冲击起爆特性

为研究含有少量奥克托金(HMX)且以三氨基三硝基苯(TATB)为基的高能钝感炸药PBX-3的冲击起爆反应增长规律,采用火炮驱动蓝宝石飞片的方法和铝基组合式电磁粒子速度计技术进行了一维平面冲击实验。通过实验测量撞击表面及内部不同深度处的冲击波后粒子速度,得到PBX-3炸药的Hugoniot关系。根据冲击波示踪器所测数据绘制了炸药到爆轰的时间-距离(x-t)图,获得了反映炸药冲击起爆性能的Pop关系。将入射压力为12.964 GPa时达到爆轰的6条速度曲线修整成相同零点,通过读取6条曲线的分离点即反应区末端的C-J点,计算出化学反应区时间和宽度。     

多壁碳纳米管的爆轰改性

为研究爆轰反应对多壁碳纳米管(MWCNTs)形貌与物相的影响,将按一定质量配比制备的MWCNTs混合炸药在密闭的反应釜内引爆,并利用透射电镜和X射线衍射仪对爆轰前、后MWCNTs的形貌与物相分别进行了表征。结果发现:MWCNTs的质量分数在30%~40%时,混合炸药能够顺利起爆,并可收集到大量的样品;爆轰反应后,MWCNTs的形貌与物相发生了巨大变化,由管状结构变成以碳片、碳棒、碳球为主的结构,并有明显的团聚现象;有少量MWCNTs依附于碳片等结构边缘;样品以不定型碳为主,其石墨化程度远低于初始MWCNTs,并随着MWCNTs质量比的增大,样品的石墨化程度增大。     

基于统计物理的爆轰产物物态方程研究

用van der Waals等效单组分流体模型和Ross硬球微扰理论软球修正模型，计算爆轰气相产物的状态方程；用石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相４种相态描述凝聚成分，由Gibbs自由能最小确定不同状态下的凝聚产物相态.对爆轰产物混合系统采用Gibbs自由能最小原理，通过化学平衡方程组求解炸药爆轰产物系统的平衡组分，计算结果与Becker-Kistiakowsky-Wilson (BKW)和Lennard-Jones-Devonshire结果相近.使用该理论对炸药的爆轰参数做了预言，与BKW，Jo 关键词： 爆轰产物 物态方程 化学平衡方程组     

炸药爆轰的连续介质本构模型和数值计算方法

假定炸药和爆轰产物处于局部热力学平衡状态, 即它们的压力和温度相同, 利用热力学基本关系建立炸药爆轰过程的连续介质本构模型的一般理论框架. 在此框架下, 炸药爆轰本构模型由一组常微分方程构成, 包括炸药和爆轰产物的状态方程、简单混合法则、化学反应速率方程和能量守恒方程, 易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解. 一组广义Maxwell型非线性固体本构形式的微分方程描述了压力和温度随时间的演化速率与应变率和化学反应速率的关系, 借助简单混合物理论, 其中的系数由炸药和爆轰产物的材料参数确定. 未反应的炸药和爆轰产物采用JWL状态方程, 化学反应率方程采用Lee-Tarver点火-燃烧二项式模型, 模拟PBX-9404炸药的一维冲击波起爆过程和爆轰波传播过程. 计算结果表明了本文给出的本构模型和相应计算方法的有效性. 关键词： 炸药爆轰 本构模型 化学反应率方程 数值模拟     

基于Mie-Grüneisen状态方程的爆轰波运动数值模拟

依据C-J（Chapman-Jouguet）理论,对爆轰问题中的气态爆轰产物和未反应炸药分别考虑不同的参考状态,并根据参考状态选用特定的Mie-Grüneisen状态方程。忽略化学反应过程,爆轰产物厚度为零的前导激波面以界面的形式存在。数值模拟中,爆轰波的演化分为波面传播以及与未反应介质相互作用两个部分。传播过程中,爆轰波的传播速度即恒定的爆速,爆轰产物在传播过程中瞬间形成,而相互作用过程则是通过Mie-Grüneisen多介质混合模型来计算爆轰波的持续冲击作用。借助于Mie-Grüneisen状态方程以及Mie-Grüneisen多介质混合模型,可以很好地模拟爆轰波的运动过程。对比理论参数及文献的计算结果发现,模拟结果具备较好的准确度。     

爆炸磁压缩发生器爆炸管运动研究

 报导了对爆炸磁压缩发生器(MFCG)的爆炸管进行的爆轰试验结果。用电子学方法测试了爆炸管采用的粉状RDX炸药的爆轰速度;采用高速分幅摄影方法,观测了爆炸管在管内RDX炸药爆轰产物驱动下的膨胀运动过程,测试了膨胀角、对称性和膨胀速度。试验表明,爆炸管在膨胀至 3倍初始半径内未发现破裂现象,其性能满足MFCG的设计要求。     

论VLW状态方程

 论述了VLW状态方程中爆轰产物分子势参数的确定；根据不同类型炸药爆轰性能参数计算结果对炸药爆轰产物碳在CJ态的相进行了分析讨论，认为不同的炸药，产物碳有石墨和金刚石两种相存在；将VLW状态方程和BKW状态方程进行了比较分析，指出了BKW状态方程与VLW状态方程的区别及其产生的原因，并给出了VLW状态方程计算含能材料（包括高能炸药、燃料空气炸药、民用炸药）的爆轰性能参数计算结果。结果表明，计算值与实验值符合较好。