炸药枪击试验和数值模拟研究

HL-10炸药是一种以RDX为基的含铝炸药,为了研究该炸药在子弹或金属破片撞击作用下的安全性,利用12.7 mm机枪法对钢壳包覆的柱形HL-10装药进行了枪击试验,试验结果表明,炸药没有发生燃烧或爆轰现象,由此可定义该炸药的枪击感度试验反应等级为1级。建立了炸药枪击试验的计算模型和数值计算方法,对子弹撞击和穿透炸药过程进行了三维数值模拟计算,计算结果与试验结果相符,分析了子弹速度对HL-10炸药枪击感度的影响,其结果可为炸药安全性评价分析提供理论根据。为了进一步验证计算模型和方法,对美国的PBX-9404炸药的枪击作用过程进行了计算分析,结果表明,PBX-9404炸药在枪击作用下发生了完全爆轰反应,与Neff等人的试验结果相吻合。     

钝感弹药配方研究

主要考察各类交联剂、偶联剂、钝感剂对炸药配方的爆轰性能、安全性能及力学性能等的影响，初步确定了其使用种类、用量及用法。将选择好的助剂加入到同一炸药配，按热固工艺制成炸药试件，将试件横断面经电镜扫描测试，     

气-液-固三相体系云雾爆轰特性的实验研究

在内径为0.2m、高5.4m的大型立式激波管内,同时对液体燃料和黑索金(RDX)粉末进行抛撒,采用底部直接起爆,得到了RDX-液体燃料-空气三相体系的爆压和爆速,利用烟熏技术得到了爆轰波的胞格结构、尺寸及长宽比。结果表明:90#溶剂油-空气两相体系的平均爆压为5~6 MPa,可以将其作为燃料-空气炸药的主燃料;向该燃料中添加硝酸异丙酯(IPN)可以降低其临界起爆能,添加RDX能够提高体系的爆速和爆压。此外,通过理论分析结合实验验证得出,多相爆轰的临界起爆能和爆轰胞格尺寸之间存在与气相爆轰类似的关系。     

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。     

小药量的炸药平面波发生器研制

炸药平面波发生器是一种将散心爆轰波整形,输出一维平面爆轰波的化爆元件,在爆轰以及材料动态性能研究等方面有着广泛的应用。     

新型均相液体炸药配方及性能

研制的3种硝基甲烷为基的液体炸药具有腐蚀性小、安全和安定性好、价格低廉，并且其爆速、爆压、传爆等性能均能满足使用要求。但是，研制的炸药配方中稀释剂的挥发性和毒性都较大，并且液体炸药在成型、运输、贮存上都存在不足。对NM/／CHCL3／DETA(50／50／5(外))液体炸药进行了改进和完善。     

含铝炸药爆轰产物导电式爆磁压缩发生器

根据爆磁压缩发生器中导电体工作条件,对比了电枢和含铝炸药爆轰产物作为导电体的异同,得出几种高电导率含铝炸药爆轰产物对应的磁雷诺数,分析了含铝炸药爆轰产物代替电枢压缩磁场的可能性。设计了一种含铝炸药爆轰产物导电式螺线型爆磁压缩发生器,分析其运行过程,得出等效电路模型。数值模拟结果表明:相比于电枢作为导电体的传统螺线型爆磁压缩发生器,同体积条件下高电导率含铝炸药爆轰产物导电式爆磁压缩发生器具有更好的输出性能;该设计可以有效地抑制跳匝、电枢与定子线圈短路点接触不良等容易引起磁通损失的问题。     

孔洞缺陷对B炸药性能影响的理论计算

为探究孔洞缺陷及其大小对B炸药性能的影响,建立了3种空位缺陷浓度一致但孔洞大小不同的B炸药缺陷模型.采用分子动力学方法,计算得到了不同B炸药模型与感度、结合能、爆轰性能和力学性能相关的参数并进行了比较.结果表明,缺陷模型的键连双原子作用能和内聚能密度下降了9.93～23.88 kJ·mol~(-1)和0.0082～0.0254 kJ·cm~(-3),表明孔洞缺陷的存在使B炸药更敏感,且孔洞越大,敏感程度越高.缺陷模型的结合能下降了368.43～391.46 kJ·mol~(-1),表明孔洞缺陷导致B炸药的稳定性下降,且孔洞越大,稳定性越差.孔洞缺陷对B炸药的爆轰性能影响比较微弱,受密度下降的影响,爆速和爆压轻微下降.孔洞缺陷导致B炸药的弹性模量、体积模量、剪切模量和柯西压分别下降0.21～1.24 GPa、0.23～1.46 GPa;0.08～0.48 GPa以及0.09～0.44 GPa,体积模量与剪切模量的比值几乎不变,表明孔洞缺陷导致B炸药的抗变形能力和延展性变差.     

钝感炸区爆轰驱动研究

对两种典型的钝感炸药的爆轰驱动模型进行了实验研究。一种是点爆散心波驱动， 种是滑移爆轰驱动。并在同一条件下做了非钝感药的爆轰驱动实验，以此较ＩＨＥ和ＨＥ驱动规律的差异。对实验模型用二维数值模拟及拟合公式进行了计算，最一给出了在本实验条件下两种炸药驱动规律差异，也对计算偏差范围作了估计。     

钝感炸药爆轰驱动研究

 对两种典型的钝感炸药（IHE）的爆轰驱动模型进行了实验研究。一种是点爆散心波驱动，另一种是滑移爆轰驱动。并在同一条件下做了非钝感炸药（HE）的爆轰驱动实验，以比较IHE和HE驱动规律的异同。对实验模型用二维数值模拟及拟合公式进行了计算，最后给出了在本实验条件下两种炸药驱动规律差异，也对计算偏差范围作了估计。     

GH-927网络炸药配方

GH-927网络炸药是一种由敏化处理后的黑索金（RDX）为主炸药，弹性高聚物为粘结剂组成的可曲挠炸药。其特点是可以实现小直径、多拐角和大长径比传爆延时，主要用于常规战斗部起爆传爆序列装药，如鱼雷起爆器和爆炸逻辑网络装药。2003年研制了以RDX为基的两种网络炸药配方，2004年通过对比论证，确定了一种以RDX为基的GH-927炸药配方，并考察了该炸药的综合性能。     

多元混合炸药爆轰驱动圆筒膨胀规律的理论确定方法

为快速预估任意配比的多元混合炸药爆轰产物的JWL(Jones-Wilkins-Lee)参数,提出了快速确定多元混合炸药爆轰驱动圆筒膨胀规律的理论方法,即在给定各组分爆轰产物JWL参数的前提下,根据能量守恒定律,采用Gurney模型,确定圆筒试验中多元混合炸药爆轰驱动圆筒膨胀距离随时间变化的曲线。同时,利用能量守恒原理以及经典爆轰理论中通过常γ状态方程得到的爆速、爆压和爆热之间的关系式,提出了确定多元混合炸药爆速和爆压的方法。采用该理论方法,分别计算了多元混合炸药PBXC03和PBXC10爆轰驱动圆筒膨胀规律及爆速和爆压,计算结果与前人的实验结果符合较好,验证了该理论方法的可行性和有效性。     

微纳米含能材料研究进展

含能材料的起爆、传爆、能量释放、安全等诸多性能在很大程度上取决于组分的颗粒尺寸及分布、比表面积、孔隙结构和组分均匀性等结构参数,微纳米含能材料由于可改变上述一个或几个参数而表现出与普通颗粒含能材料不同的性能。众多研究都表明：随着含能材料颗粒尺寸的减小,其性能将发生显著变化,如机械感度降低、高压短脉冲感度增加、爆轰更接近于理想爆轰、爆炸时释放能量更完全、燃烧效率提高、爆轰波传播更快更稳定、爆轰临界直径降低、装药强度提高等。     

气相/凝聚炸药爆轰合成的碳包铜纳米颗粒特征

采用凝聚炸药爆轰和气相爆轰分别制备碳包铜纳米颗粒,并利用XRD,Raman和TEM等方法对合成纳米产物进行对比分析。其中凝聚炸药爆轰法以柠檬酸铜干凝胶、油酸和黑索金为原料按照一定比例配成爆炸源,在氮气的保护氛围中引爆；而气相爆轰法以乙酰丙酮铜为原料,分别以H2和O2,H2和空气为爆炸源,在负氧条件下引爆。通过XRD,Raman和TEM分析结果表明,两类爆轰法均可得到分散性良好的碳包覆铜纳米颗粒,碳壳石墨化程度较高。气相爆轰可以合成10 nm以下的纳米晶粒,而凝聚炸药爆轰合成的晶粒尺寸在20~40 nm,且存在较多空壳结构；气相爆轰产物其碳壳尺寸在2~3 nm,凝聚炸药爆轰产物其碳壳尺寸在2~5 nm。     

常温下JB-9014钝感炸药的DSD参数研究

 爆轰冲击波动力学（DSD）是目前研究爆轰波非理想传播的有效途径。利用爆轰冲击波动力学的广义几何光学模型,研究了大长径比药柱中爆轰波非理想传播现象,根据常温下Ф10~30 mm药柱的直径效应实验数据,通过非线性优化方法——遗传算法,确定了一套JB-9014钝感炸药的DSD参数。这套DSD参数对JB-9014药柱中定态波形和爆速的计算与实验结果符合。     

180°圆弧形钝感炸药的爆轰波传播

 采用贴体坐标下与Level Set方法相结合的爆轰冲击波动力学（DSD）计算方法,研究了180°圆弧形钝感炸药中非理想爆轰波的传播过程。通过数值模拟计算和实验测量的对比分析,得到了180°圆弧形炸药中爆轰波传播的一些规律：圆弧形钝感炸药可以实现定常爆轰,即在极坐标中整个爆轰波以固定角速度转动。这种定常阵面的形状和角速度与圆弧的外半径无关,定常体系依赖于圆弧形炸药的内半径和覆盖圆弧的外壳物质。对描述圆弧形炸药中爆轰波传播规律的经验公式进行了研究,结果表明这些经验公式能够准确描述爆轰波速度的变化,在实验测量和预估方面具有一定的参考价值。     

低温下JB-9014钝感炸药DSD参数研究

 爆轰冲击波动力学（Detonation Shock Dynamics,DSD）是目前研究爆轰波非理想传播的有效途径。利用DSD的广义几何光学模型,研究了大长径比药柱中爆轰波非理想传播现象,根据-30 ℃下直径为10～30 mm药柱的直径效应实验数据,利用遗传算法确定了低温下JB-9014钝感炸药的DSD参数。由DSD参数计算得到了JB-9014药柱中的定态波形和爆速,计算结果与实验结果符合。     

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。     

爆电电源炸药网络装药性能

爆电电源种类很多，用于武器系统的爆电电源是指铁电体爆电电源，它利用炸药爆炸所形成的冲击波使铁电体极化，释放出极化储能，形成电能输出。由于铁电体储能密度高，在冲击波作用下能量释放快，这种电源能形成很强的高功率脉冲电能输出，具有体积小、重量轻、环境适应性强、输出脉冲波形容易调节等优点。其网络元件装药精度对系统的起爆同步性和延迟时间控制起关键作用，直接影响整个系统工作的可靠性。所以进行其网络元件配方及装药成型工艺研究具有重要的军事价值。本文主要针对爆电电源用炸药网络板装药技术进行研究。主炸药为PETN，黏结剂为L7525硅橡胶。     

五种典型硝苯胺类炸药的静电势与撞击感度的关系研究

利用NONDO程序包，采用双头算法对硝基苯胺类炸药的分子结构和电偶极矩等性质以及C－NO2键中点静电势等进行计算，讨论了硝基苯胺类炸药C－NO2键中点静电势最大值Vimidmax与其实验撞击感度之间的关系。研究表明：对于硝基苯胺类炸药，不宜单独用C－NO2键中点静电势最大值Vmidmax来表征撞击感度的变化，但可以用静电势最大值Vmidmax与电偶极矩的积来确定其撞击感度的变化趋势，讨论了硝基和胺基的相对位置以及硝基和胺基的数目对这类炸药感度的影响。