程开甲院士与中国核试验

 50年前,程开甲院士领导开拓了我国的核试验事业并创建了核试验基地研究所。1962年朱光亚院士提出,鉴于2年后就要进行核试验,核武器研制工作十分紧张,建议成立专门的研究所从事核试验的准备工作,减少核武器研究单位的压力。     

爆轰法制备纳米MnFe2O4粉体的实验研究

 采用硝酸铁、硝酸锰作为主要氧化剂，油相作为可燃剂研制成两种不同氧平衡的乳化炸药，均成功地爆轰合成了纳米MnFe₂O₄粉体。用XRD表征粉末的物相结构，并比较了此两种不同氧平衡炸药所得产物成分的区别。根据DSC和XRD结果，分别在200 ℃（1 h）、260 ℃（1 h）、280 ℃（1 h）、360 ℃（40 min）和500 ℃（1 h）下对产物进行热处理，在280 ℃时得到了纯净的纳米MnFe₂O₄颗粒，并用TEM对其形貌进行了观察。实验结果表明，负氧平衡炸药的爆轰产物成分比零氧平衡炸药的爆轰产物相对纯净，280 ℃是一个合适的热处理温度。爆轰法具有合成方便快捷、后期热处理简单的优点。     

起爆方式对非圆截面装药结构释能特性的影响

为了研究不同起爆方式下非圆截面装药结构的释能规律,采用AUTODYN软件开展了非圆截面装药结构在不同起爆方式下的释能特性数值模拟,分析了起爆方式对爆轰波形演变、破片质量、破片初速的影响。结果表明：由于装药结构的特殊性,采用端部单点起爆时装药能量分布不均匀,部分区域产生大量的无效小质量破片,且不同位置处的破片初速波动较大;采用端部两点和端部三点起爆时,能够对爆轰能量起到匀化效果,减少无效破片数量,提升破片初速的一致性。由此证明通过调整起爆方式可以对非圆截面装药结构的能量输出结构进行有效调控,对其周向能量场起到匀化效果。     

基于4，8-二氢二呋咱[3，}4-b，e]吡嗪高能材料的设计与筛选

为了寻找高能量密度的材料,本文设计了一系列基于4,8-二氢二呋咱[3,4-b,e]吡嗪的含能材料. 利用密度泛函理论研究了它们结构与性质之间的关系. 结果表明,这些设计化合物的性质受到含能基团和杂环取代基的影响. -N₃含能基团是提高设计化合物生成热的最有效取代官能团,而四唑环/-C(NO₂)₃基团对炸药的爆轰性能有较大贡献. 键解离能分析表明,引入-NHNH₂,-NHNO₂,-CH(NO₂)₃和-C(NO₂)₃基团会显著降低键解离能. 由于化合物A8,B8,C8,D8,E8和F8具有良好的爆轰性能和热稳定性,最终被筛选为潜在的高能密度材料. 此外,还计算了这些筛选化合物的电子结构.     

爆轰法合成纳米CeO粉末*2

爆轰合成过程中采用Ce(NO₃)₃·6H₂O制备的可爆药剂,并利用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对合成的纳米CeO₂粉末进行了检测,研究了起爆方式对于合成产物结晶化度、粒径和形貌的影响。结果表明,采用Ce(NO₃)₃·6H₂O制备的可爆药剂,可以合成立方晶系的球形纳米CeO₂; 提高可爆药剂的爆速,可有效降低纳米CeO₂的粒径,得到球形化更好的纳米粒子。     

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。     

高超声速激波风洞研究进展

回顾了高超声速激波风洞的研制与发展,并依据高超声速实验研究对地面实验模拟技术的要求,分别介绍了应用轻气体、自由活塞和爆轰驱动技术研制的主要激波风洞的性能、特点和存在问题.重点介绍了爆轰驱动高焓激波风洞的3种主要运行模式:反向、正向爆轰驱动与双爆轰驱动. 根据这些运行模式的工作原理,分析了应用这些驱动技术产生的高温、高压气源的特点,探讨了不同驱动技术可能影响激波风洞性能的关键问题与解决方法.目前发展的激波风洞已经能够用于开展马赫数3$\sim$30的高超声速流动的试验模拟研究,但是试验气流的品质还不能满足高超声速科技研究的需求.为了获得可靠的实验结果, 通过不断改进、完善、提高激波风洞的性能,尽可能复现高超声速飞行条件是今后主要的研究方向.      

光纤位移干涉仪在爆轰加载飞片速度测量中的应用

利用光学多普勒效应和外差方法搭建了一台光纤位移干涉仪。装置采用光通信行业中已经发展成熟的器件,主要由带尾纤的半导体激光器、三端口环形器、光纤探头、宽带探测器以及宽带高采样率示波器等构成。整个装置结构简单,价格便宜,采用了信号光和参考光同轴结构,实现了任意反射面的速度测量,克服了偏振模式色散的影响,能够实现长量程测量,量程达到20 mm。利用该装置进行了爆轰加载下飞片速度测量,测量最高速度达到1 300 m/s,工作距离达到20 mm,同时利用VISAR对飞片速度进行了对比测量,结果表明用两种不同方法所测得的速度曲线吻合很好。     

一次引爆型固相FAE云雾爆轰半径的研究

研究了氧平衡及爆炸下极限条件对燃料空气炸药（Fuel Air Explosive,FAE）云雾爆轰半径的影响。由固相FAE燃料的氧平衡及爆炸下极限条件,导出一次引爆型固相FAE云雾爆轰半径计算公式,并从理论上给出了FAE云雾爆轰半径的范围。通过对FAE爆炸场超压的测量及对FAE爆炸过程高速摄像分幅照片的定量分析,得到一次引爆型固相FAE的云雾爆轰半径,并将其与计算的云雾爆轰半径进行了对比,计算的云雾爆轰半径与试验值是一致的。研究结果表明,FAE燃料负氧越多,对应的云雾爆轰半径值越大;燃料爆炸下极限值越小,对应的云雾爆轰半径值越大,且固相FAE的爆轰半径不超过爆炸下极限条件爆轰半径。FAE中的高效燃料可以通过氧平衡以及爆炸下极限条件来选择,以此提高FAE的功率。     

基于灵敏度分析的氢氧气体高温快速反应模型研究

利用详细的化学反应机理模拟了氢氧混合气体定容高温快速反应过程,详细反应机理包括8种反应组分的20个基元反应;计算了快速反应中的主要反应物、中间产物和生成物的浓度变化过程,并利用灵敏度分析原理计算了各基元反应速率对[H]和气体温度的一阶灵敏度系数;比较灵敏度系数大小确定详细反应机理中的主、次反应通道,得到只包含9个基元反应的简化反应模型。简化模型和详细模型的参数计算结果基本一致;找出控制氢氧混合气体快速反应速率的关键反应步骤为H＋O2＋M=HO2＋M和O＋OH=O2＋H,[H]是控制反应进程的最重要组分。