B炸药慢速烤燃过程的流变特性

为进一步探究熔铸炸药在烤燃过程中内部各物理场的变化情况,以B炸药为研究对象,完整地建立了基于Bingham流体模型的B炸药黏度计算模型并应用于慢速烤燃的数值模拟。通过数值模拟得到了B炸药在整个升温过程中上中下3个内部测点处的温度变化曲线并以烤燃试验加以验证,观察了弹体内部温度场与对流场的变化特点。结果表明:升温速率为1℃/min时,B炸药相变后逐渐开始流动,内部的温度场分布也随之改变,炸药出现自热反应与最终响应的区域都在弹体上部;升温速率为0.055℃/min时,炸药相变后内部很长时间内仍表现出类固相温度场的分布特点,当炸药出现自热反应后,才逐渐开始流动,温度场也逐渐转变为典型的液相温度场,炸药最终响应点在弹体上部,但最早出现自热反应的区域在弹体中心。     

小尺寸破片对单兵防护装备的侵彻研究

为了探究了小尺寸破片是否能有效穿透普通单兵防弹衣与防弹头盔,以球型破片为对象,利用试验得出了0.2g钨合金球型破片侵彻Ⅲ级防弹衣与Ⅳ级防弹头盔的极限穿透速度;通过数值模拟的方法得出了防弹衣与防弹头盔的等效Q235靶板厚度,并探究了质量变化对破片极限穿透速度的影响规律。上述研究结论对新型高效反步兵武器与单兵基本防护装备的研制与开发都有重要的参考价值。     

钨球侵彻防弹衣加红松木复合靶的研究

为研究钨球对防弹衣加人体等效靶的侵彻性能,利用12.7 mm弹道枪对钨球侵彻三级软体防弹衣加25 mm厚红松靶开展了实验研究;在此基础上,利用LS-DYNA3D软件对侵彻过程及破坏机理进行了分析,并研究了钨球质量变化对弹道极限及靶板能量吸收的影响;依据量纲分析建立了钨球侵彻防弹衣加红松木复合靶的穿靶能量公式,推导了钨球的弹道极限公式。研究结果表明:0.17、0.21、0.44 g的小钨球侵彻防弹衣加红松木复合靶的弹道极限分别为742.3、692.9、570.1 m/s;侵彻过程中,防弹衣以基体开裂、纤维断裂和拉伸分层破坏为主,纤维层面内出现类似“十”字型的损伤,松木靶以剪切和冲塞剥落破坏为主;随着钨球质量的增加,弹道极限呈幂函数形式降低,靶板的能量吸收率逐渐降低;钨球穿靶能量公式及弹道极限公式的计算结果与实验结果吻合良好,可分别用于计算不同侵彻速度下的穿靶能量和不同质量钨球的弹道极限。     

药量和升温速率对DNAN基熔铸炸药烤燃特性的影响

为了研究不同药量和升温速率条件下DNAN基熔铸炸药的慢速烤燃特性,自行设计了烤燃实验装置,采用多点测温烤燃实验方法,分别在1和0.055℃/min两种升温速率下进行了不同状态装药量的烤燃实验,分析了熔铸混合炸药的热反应特征。结果表明,装药量和升温速率共同影响烤燃弹的响应特性。相同烤燃弹在0.055℃/min升温速率下比在1℃/min升温速率下加热响应会更剧烈;烤燃弹的放置姿态及端盖厚度会影响烤燃弹的响应剧烈程度。

     

基于UCM模型的B炸药慢烤泄压结构的作用分析

为了探究热刺激作用下泄压结构对熔铸炸药点火时间及点火前内部物理场变化的影响,设计了有/无泄压结构烤燃弹的内部多点测温慢烤对比试验。基于炸药通用烤燃模型（universal cookoff model, UCM）,建立了炸药熔化后受浮升力驱动流动,反应速率随压力、反应进程等变化的B炸药烤燃计算模型,对有/无泄压结构烤燃弹的炸药在升温过程中的温度场及内部压力变化等情况进行了数值模拟,并与试验结果进行比较。结果表明:慢烤条件下,烤燃弹内部压力呈先缓后急上升趋势;有泄压结构烤燃弹在结构作用前的压力变化趋势与无泄压结构的一致,泄压结构的作用会使炸药自热反应速率骤然降低,炸药内部温度下降,自热反应速率降低和产物气泡驱动的对流共同导致了点火时间的延后;由于对流的作用,炸药点火点都在弹体顶部区域。     

炸药多点起爆超高速光电分幅摄影技术研究

为获得炸药多点起爆的爆轰波传播过程精细细节,研究相适应的超高速光电分幅摄影技术,采用自主研制的超高速光电分幅相机,结合有机玻璃光快门,拍摄到以HMX和以TATB为基的塑料粘结炸药在三点同步起爆条件下纳秒时间分辨爆轰波发展高清晰序列图像,成功观察到爆轰波的整个传播及相互作用过程,捕获到内聚相互作用、马赫杆等波形细节结构。实验结果表明:超高速光电分幅摄影技术基于独立曝光模式,且具有曝光时间短、幅间隔连续可调、空间分辨高等优势,可精细观察到爆轰波传播、相互作用细节信息,该实验方法及其结果对于爆轰波相互作用及爆轰波马赫反射等问题研究具有一定的参考价值。     

球形破片侵彻多层板弹道极限的量纲分析

为了研究Q235钢多层板的抗侵彻性能,进行了直径为9.45 mm的钨合金球形破片侵彻7.2 mm和(3.6+3.6)mm厚Q235钢双层板试验,获得了相应的弹道极限。在此基础上,建立数值仿真模型,研究了钨合金球侵彻接触式等厚3层、4层、5层、6层板的弹道极限。通过量纲分析方法,分析了分层数对靶板弹道极限的影响。结果表明:对于球形破片,总厚度为7.2 mm的等厚双层板的抗侵彻性能高于单层板;当分层数大于2时,接触式多层等厚靶板的弹道极限随着层数的增加而减小,即分层数越多,靶板的抗侵彻性能越低,通过量纲分析方法得到了靶板分层数与破片弹道极限的关系。研究结果可为未来装甲防护设计提供一定的参考。     

叠合双层靶抗球形破片的侵彻能耗

为了研究影响叠合双层靶抗弹性能的因素,在靶板总厚度为7.2 mm的条件下,采用直径为9.5 mm、质量为8.05 g的钨合金球形破片侵彻单层和不同组合方式的叠合双层Q235钢靶板。弹道极限试验结果表明:(3.6+3.6) mm靶板最高,(5.4+1.8) mm靶板次之,(1.8+5.4) mm靶板最低,单层7.2 mm靶板与(5.4+1.8) mm叠合靶基本相同。研究发现,叠合靶排列方式不同,则其破坏模式与耗能模式不同。当双层靶板均产生冲塞破坏时,压缩耗能和凹陷耗能是影响靶板抗弹性能的主要因素;当前靶板为冲塞破坏、后靶板为扩孔破坏时,凹陷耗能是影响靶板抗弹性能的主要因素。通过对多种组合靶的能耗计算表明,(3.6+3.6) mm的排列是本研究条件下的最优组合。这些研究结果对防护装置的设计有重要的参考价值。     

小钨球对防弹衣加松木靶的侵彻研究

为获得小钨球对防弹衣加人体等效靶的侵彻性能,对小钨球侵彻Ⅲ级软体防弹衣加25 mm厚红松靶进行了试验研究。在此基础上,结合小钨球侵彻LY-12硬铝靶试验与数值模拟,研究了LY-12硬铝靶与Ⅲ级软体防弹衣加25 mm厚红松靶之间的等效关系,并通过量纲分析方法建立了小钨球侵彻Ⅲ级软体防弹衣加25 mm厚红松靶的弹道极限预测公式,分析了小钨球质量变化对其侵彻性能影响的规律。结果表明:对于小钨球的侵彻,Ⅲ级软体防弹衣加25 mm厚红松靶可等效为6.2 mm厚LY-12硬铝靶;弹道极限预测公式的预测值与试验值吻合良好,并且随着钨球质量的增加,弹道极限近似服从幂函数递减规律。研究结果对单兵破片战斗部的改进设计具有一定的参考价值。     

多种复合炸药装药的慢烤特性及其机理

为研究不同结构复合装药在慢速烤燃过程中的响应规律,分别设计了JH-2和JHB炸药的?19 mm单独药柱装药和?30 mm复合药柱装药烤燃弹,通过慢速烤燃试验分别获得了单独药柱烤燃弹在1和2℃·min^-1升温速率、复合药柱烤燃弹在1℃·min^-1升温速率下的温度-时间变化曲线,并结合数值模拟进一步分析了烤燃弹内部温度场的变化。研究结果表明:单独药柱装药情况下,低敏感炸药能明显降低弹药在热刺激下的响应等级;而在复合药柱装药时,烤燃弹响应点均位于外层低敏感药柱靠近壳体的环状区域,响应温度随高能药柱直径的增加而升高,响应等级随外层低敏感药柱厚度的增加而增加,复合装药由于药柱接触面存在接触热阻,烤燃弹传热受到阻滞,使得内部高能药柱极少参与反应。