烤燃条件下JEO聚能装药战斗部泄压结构研究

为提高JEO聚能装药战斗部的热安全性,对烤燃条件下JEO聚能装药战斗部的泄压结构进行研究。建立考虑热分解压力对烤燃过程影响的炸药烤燃多相流组分输送模型。设计多点测温-测压实验,对JEO炸药烤燃过程中的温度-压力变化特性进行研究并对模型相关参数进行校核,对聚能装药结构下JEO炸药的热分解过程进行数值模拟,获得不同升温速率下炸药温度、固相体积分数的变化规律,并确定了该结构下炸药的点火位置、点火压力。针对JEO炸药点火后的燃烧过程,引入泄压延迟时间,建立考虑泄压结构的炸药压力增长模型,确定该结构下JEO炸药的临界泄压面积,以热分解数值模拟中获得的点火位置和点火压力为初始条件,计算获得不同装药点火位置对炸药内部压力变化的影响规律。根据临界泄压面积、点火位置、炸药中的压力增长规律,确定侧壁泄压孔面积大小和端面药型罩压螺尺寸,设计适合该结构下JEO炸药的泄压孔-药型罩推出组合泄压结构。针对采用该泄压结构的JEO聚能装药战斗部进行快速烤燃和慢速烤燃实验,验证泄压结构的有效性。研究结果表明:随着升温速率的降低,JEO装药聚能战斗部的点火时间随之延长,点火位置由装药表面移动至装药中心;随着点火位置和泄压结构之间距离的增加,点火延迟时间增大,聚能装药战斗部内部压力峰值随之增加,战斗部的反应烈度随之增加。

聚能装药战斗部烤燃响应的数值模拟研究

为获得聚能装药战斗部在外部热刺激下的响应参数,对装填JB-9014炸药的聚能装药战斗部烤燃过程进行了研究。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对战斗部在不同升温速率和不同药型罩锥角下的烤燃过程进行了数值模拟,得到了战斗部内部温度场随升温速率及药型罩锥角变化的影响规律。结果表明,战斗部的烤燃过程可分为3个阶段:温度梯度增大阶段、整体升温阶段和最终点火阶段。随着升温速率由0.3 K/min增加至30 K/min,聚能装药战斗部烤燃的点火时间由775.1 min缩短至9.4 min,点火温度逐渐由530 K增加至580 K,点火位置由药柱中心向边缘移动。药型罩锥角的变化对温度场和点火位置有明显影响,对点火时间影响较小。研究结果可为聚能装药战斗部的热安全性设计提供参考。