两点串联装药爆炸区域增效效果分析

针对串联装药爆炸区域内出现区域增效现象,利用LS-DYNA有限元软件建立了两点装药爆炸的计算模型,针对不同装药间距、不同装药质量条件下两点装药爆炸冲击波的传播过程和相互作用进行了模拟研究,并对数值模拟结果的超压、冲量衰减规律进行了试验验证。分析了两点装药入射冲击波和反射冲击波超压值的相对大小,将冲击波有效作用区内的增效效果区划分成增效明显区、增效过渡区和增效不显区。分析了不同毁伤阈值条件下装药质量、装药间距对冲击波有效作用区区域面积的影响,确定了不同毁伤阈值下的最佳装药间距,得到了装药质量、最佳装药间距与毁伤阈值之间的关系。结果表明:在增效明显区内两点装药爆炸产生的入射波相互作用形成强反射波,强反射波与入射波叠加,超压显著提高,表现为两点装药反射波超压峰值整体高于单点装药入射波的超压峰值;在不同毁伤阈值条件下,随装药间距增加,有效作用区域面积会呈现先增后减的变化趋势,在明确装药质量、毁伤阈值的条件下,存在一个最佳装药间距对应着最大有效作用区域面积;获得了不同毁伤阈值的最佳装药间距工程计算模型,毁伤阈值和最佳装药间距与装药质量立方根的比值呈现多项式函数关系。

基于科学知识图谱的弹药毁伤评估技术发展现状与趋势研究

为厘清弹药毁伤评估技术演进规律,展望未来发展趋势,基于中国知网(CNKI)数据库,以1993-2022年收录的911篇毁伤评估技术文献为研究样本,运用CiteSpace软件绘制弹药毁伤评估技术研究发文机构、发文作者、研究现状以及研究热点知识图谱并进行可视化计量分析.研究发现,毁伤评估技术对充分发挥武器装备的战斗性能、作战水平、火力打击方案、合理配置作战资源有着重要的支撑保障作用,通过关键词词频、聚类、时间线以及突现分析,提出弹药毁伤评估技术应在协同毁伤、毁伤评估实时性、计算机技术与毁伤评估技术融合等方面进一步研究,将更好地完善弹药毁伤评估技术的理论与实践发展体系.

基于两端起爆的近地冲击波超压增益机制研究

两端起爆能够改变装药爆炸能量输出结构,增强装药爆炸近地冲击波超压威力。探明两端起爆对近地冲击波超压的增益机制,对提升装药能量利用效率具有指导作用。研究建立了大场域冲击波威力仿真模型,计算分析装药内部爆轰波叠加前后压力变化,研究两端起爆的近地冲击波威力场特征。在多种长径比工况下,观测冲击波威力场特征演化,解析装药两端起爆对近地超压威力场的增益机制。开展20 kg级不同长径比静爆试验,验证两端起爆对近地超压的增益机制。研究发现:两端起爆装药内两爆轰波相撞,形成了两道轴向反射波和一道径向强冲击波,冲击波威力场在二者影响下形成了双反射波系结构,相较一端起爆,双反射波系对近地冲击波超压有显著增益。仿真计算与试验结果表明,装药长径比3.5时,两端起爆对近地冲击波超压增益达到最优。

铝质量分数对CL-20基炸药驱动筒壁能量输出结构影响

为探究铝粉质量分数对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)基炸药在爆炸驱动筒壁过程中能量输出结构的影响,考虑到筒壁及爆轰产物的轴向运动,基于微元法和爆轰产物状态方程建立了爆炸驱动过程中的能量输出模型.设计了2种不同铝质量分数的CL-20基炸药(CA5、CA30)和对应的含氟化锂炸药(CF5、CF30),开展直径50 mm的标准圆筒实验,应用光子多普勒测速仪记录圆筒壁膨胀速度.计算结果表明:圆筒壁膨胀过程中,基体炸药质量分数由89%降至64%时,CL-20基含铝炸药和含氟化锂炸药驱动金属的能力降低;铝粉质量分数由5%增加到30%时,膨胀结束时刻的内能随之增加;不同氟化锂质量分数的CL-20基炸药能量转化率在93%左右,该值均高于对应的含铝炸药.

弹体斜侵彻混凝土过程中的方向偏转

利用152 mm轻气炮作加载手段,通过高速摄影系统及靶前镜面反射装置实验观测弹体着靶前飞行姿态及侵彻初期弹尾偏转姿态,得到了弹体着靶前的速度、进入弹坑段及滑移段的弹体速度变化以及在弹坑段水平和竖直方向上的姿态变化情况。提出了方向偏转周期的概念,明确了弹体斜侵彻混凝土材料过程中弹坑段、滑移段和弹洞段弹体的基本力学行为。结合实验数据,得到了方向偏转周期随侵角的变化规律,应用该规律结合半经验分析法能较好地预估斜侵彻弹体的侵深及方向偏转角。

高温铝液遇水爆炸的冲击波效应

针对高温熔融铝液遇水作用产生的爆炸现象,建立了熔融铝液遇水爆炸冲击波效应的实验测试系统。应用数字压力记录仪(DPR)测量了距爆炸中心不同距离处的冲击波超压峰值及速度,应用冲击波超压的经验公式及TNT当量法计算了相应距离处的冲击波超压峰值,并与实验测试值进行对比,分析了高温铝液遇水爆炸与TNT凝聚炸药爆炸产生冲击波效应的差异情况,为揭示高温铝液遇水爆炸机理提供有效依据。

基于卫星通信的空中爆炸冲击波威力测试系统

针对空中爆炸冲击波威力测试中测试环境恶劣、设备无法监控、数据回收困难等问题,基于空中爆炸冲击波力学特性和传播规律,综合运用存储测试技术和卫星通信技术,研究一种卫星方式通信的冲击波威力测试系统,给出了系统设计方案和实现方法.测试系统能在任意环境下完成任意距离的无线数据传输,实现测试设备的无线远程监控和试验数据快速回传,节省了大量的人力和时间成本,且有效提升测试试验的可靠性与稳定性.对测试系统在网络调试助手模拟和实爆测试两种状态下开展测试试验,并将测试结果与Henrych公式计算结果进行对比分析,结果表明研制的系统测试数据准确、传输可靠性高,满足复杂恶劣环境下装药冲击波超压实际测试需求.

圆板非弹性冲击过程的碰撞恢复系数

应用数值解析方法分析圆板形材料塑性加载和弹性卸载过程的法向接触压力和法向变形量的关系,推导了冲击前后圆板法向冲击速度的理论计算方法.针对圆板形材料卸载过程中材料轮廓的假设引入了变形量系数的概念,探讨了卸载过程中的材料轮廓与加载过程材料轮廓间的关系.应用高速摄像系统观测了圆板对平面冲击过程的冲击速度和反弹速度,确定了对不同冲击速度下圆板冲击速度对碰撞恢复系数的影响规律.对变形量系数予以修正.实验结果表明,所得到的碰撞恢复系数理论计算结果与实验结果十分吻合.

基于空中爆炸冲击波的动态爆心定位方法研究

为解决空中动态爆炸爆心位置难以测定的问题,研究一种基于冲击波超压测试结果的爆心坐标五区定位方法.将数字压力记录仪在爆炸区域组成测试方阵,根据测点距预估爆心距离将所有测点划分到5个区域.通过在每个区域选取一个测点共5个测点的方式得到多组测点,以每组测点的相对坐标和冲击波超压值为原始数据,基于空中静态爆炸自由场冲击波传播规律、动态爆炸冲击波超压工程计算公式、壁面反射规律等建立函数方程组.借助Matlab软件和莱文-马夸特方法迭代求得多组爆心坐标,通过格拉布斯法剔除异常数据,将剩余数据求平均值得到最终的爆心3维坐标.结合实爆试验,将计算结果与监测结果进行对比,结果表明该方法求解爆心坐标是可靠有效的.

无线超压测试系统平地天线传输性能研究

针对冲击波测试的高效、准确和安全性需求,利用4G无线通信技术和存储测试方法研制出一套无线冲击波超压测试系统.开展了平地天线传输性能研究,建立了表征参考信号接收功率与任意传输距离关系的自由空间修正模型.验证实验结果表明,理论值与实验值吻合良好,参考信号接收功率随着传输距离的增大而减小.在一定范围内,平地影响因子随着接收端天线高度的增大而减小,自由空间传输路径损耗随之减小,而参考信号接收功率随之变大.

中国安全爆破工程面临的新课题

通过对国内安全爆破工程理论与实践的现状的分析 ,探讨了中国安全爆破工程的发展方向及前景 ,提出了新世纪安全爆破工程面临的新课题。

基于地面反射冲击波与遗传算法的动爆超压场重建方法

通过构建动爆超压函数,建立了一种基于遗传算法的运动装药爆炸超压场重建方法。以静爆自由场超压函数为基础,增添装药运动项、冲击波壁面反射项,构建动爆地面反射超压函数。基于动爆地面反射超压函数构建遗传算法中的适应度函数,结合实测超压确定动爆参数,配合动爆超压函数重建超压场。经试验验证,本方案能够在超压测点较少的情况下有效重建动爆地面反射超压场,且重建动爆超压最大偏差低于7%。

旋转圆板冲击现象的实验研究

在研究法向冲击速度对圆板碰撞恢复系数影响的基础上,应用高速摄像系统对伴有旋转速度圆板的冲击行为进行了实验研究,分析了不同法向冲击速度下旋转角速度对碰撞恢复系数的影响.通过确定变形量系数与旋转角速度的相关性,应用数值解析方法得出了不同法向冲击速度及旋转角速度下的碰撞恢复系数,得到了旋转角速度与碰撞恢复系数的相互关系.结果表明,数值计算结果与实验结果具有良好的一致性.

基于层次分析-模糊综合评价法的相控阵雷达毁伤评估

为了评估反辐射战斗部对相控阵雷达的毁伤能力,将层次分析法和模糊综合评价法用于毁伤效能评估中,建立了冲击波和破片毁伤效应模型.结合典型相控阵雷达,建立了战斗部对相控阵雷达的毁伤效应评估模型和毁伤评估评价指标体系,给出了评价指标的量化等级.通过计算,给出了典型相控阵雷达在特定条件下的量化计算结果.

弹丸非正侵彻贯穿混凝土靶实验研究

为了探讨倾角对侵彻贯穿能力的影响,设计并建立了箔屏靶和泡沫板测试系统,对弹丸以一定倾角侵彻贯穿素混凝土靶后的剩余速度的大小、方向以及姿态角进行测量。结果表明非正侵彻时,弹丸贯穿靶板后的姿态和速度方向都发生了较大改变。研究发现靶板破坏分为为正面的开坑、中间的侵彻通道以及背面的剪切破坏和层裂破坏。靶板正面形成非对称形状坑。倾角越大,靶板正面成坑的非对称性越大。

高温球体与水的沸腾传热特性研究

为研究高温流体与水的传热特性,采用理论分析与自由界面追踪数值技术对高温球体表面的沸腾传热过程进行研究,得到球体表面传热特性的变化规律.分析结果表明,当球体温度不变时,蒸气膜层厚度自前滞点往后逐渐增大,膜层内温度呈非线性分布降低,速率呈抛物型分布.当球体温度提高时蒸气膜层厚度变大,相应的蒸气速率峰值也变大,球面传热系数却变小.数值仿真结果显示了气-液界面上不稳定性波动发展和气泡成长过程,较为真实地反映出沸腾传热的动态过程.

带前舱弹体斜撞击硬目标的姿态偏转

针对带前舱弹体斜侵彻硬目标靶体的动态力学响应问题,建立了变截面刚度自由梁在横向及轴向载荷交互作用下的动态力学响应模型,分析了带前舱弹体斜侵彻硬目标时的动态响应特性,得到了前舱破坏对弹体着靶姿态角的变化规律,结果表明,前舱的量纲一长度、前舱与弹体连接刚度/前舱截面屈服模量与弹体的偏转角正相关.

高温铝液与水混合过程热力学特性分析

为分析熔融铝液遇水爆炸特性,根据热力学定律对铝水混合过程进行了计算分析。结果表明:在常温常压下,铝水混合过程中水的比内能是随着铝水质量比的提高而变大,相应的能量转化率也随之变大;当初始状态或铝液温度改变时,铝水混合过程中水比内能及能量转化率的总变化趋势保持不变。当铝水质量比mAl/mw趋于零时,铝液以液滴形式存在,其能量转化率η与mAl/mw呈线性关系。

水动力作用下低速射流碎化的数值模拟

为研究射流在水动力作用下的碎化特性,采用有限体积法对轴对称坐标下Navier-Stokes方程进行了求解,考虑重力和表面张力的影响,并通过Volume-of-Fluid法与Level-Set法成功捕捉到界面的不稳定发展、变形及射流碎化过程,分析了流场内部速度场和压力场分布,结果表明,射流碎化长度随Re/We0.5数呈指数型增加,最后探讨了射流速度、直径及周围流体密度、粘性等参量对射流的碎化过程的影响规律。

熔融铝液遇水爆炸弛豫现象研究

熔融铝液遇水碎化发生直至爆炸产生的过程是熔融铝液遇水爆炸的弛豫过程,在此过程中,碎化后的铝液滴因快速热交换、物态变化等导致界面不稳定加剧,使铝液滴进一步细碎化。次级碎化的发生使传热效率增加,这样相互促进的作用导致碎化区域呈几何级数增长,局部温度急剧上升和气相组分急剧增加会形成高压区域并迅速在混合体系内扩展传播,最终导致能量的急剧释放而爆炸。针对熔融铝液遇水爆炸弛豫现象建立了碎化模型,利用热力学定律对不同阶段的过程进行了时间上的划分和计算。讨论碎化触发条件,分析爆炸发生情况,为熔融铝液遇水爆炸过程的进一步研究提供理论基础。