典型金属粉末对FAE冲击波效应和热毁伤性能的影响

为了探究典型金属粉末对燃料空气炸药(fuel air explosive,FAE)冲击波效应和热毁伤性能的影响,采用20 L球形液体爆炸测试系统并结合比色测温方法,深入研究了不同金属粉种类和含量下环氧丙烷(epoxypropane,PO)的燃爆特性、火焰结构及温度分布特征。实验结果表明:纯环氧丙烷的最佳质量浓度为780 g/m^(3),最大爆燃超压Δp_(max)=0.799 MPa,最大压力上升速率(dp/dt)_(max)=52.438 MPa/s。添加Al粉、Ti粉和Mg粉的环氧丙烷最大燃爆超压、最大压力上升速率和最大火焰平均温度均随着金属粉末质量比(I)的增加而增大,而最大压力上升时间的变化趋势则与之相反;最大燃爆超压和最大火焰平均温度的变化规律一致,从大到小依次为:Al/PO、Mg/PO、Ti/PO,且当金属粉的质量比I=40%时,3种固-液混合燃料的?pmax值相较于纯环氧丙烷分别增加了12.00%、8.41%和11.54%;此外,最大压力上升速率和燃烧速率的变化规律一致,从大到小依次为:Mg/PO、Al/PO、Ti/PO,且当金属粉的质量比I=40%时,3种固-液混合燃料的(dp/dt)max值相较于纯环氧丙烷分别增加了41.91%、39.60%和45.29%。研究结果表明,不同高能金属粉末在改善环氧丙烷燃爆性能方面各有优势,在FAE的配方设计时,应根据毁伤性能指标合理选择金属粉末作为含能添加剂。

环氧丙烷/空气混合物气-液两相燃爆特性

为了探究环氧丙烷云雾燃爆特性,采用20 L球形液体燃料爆炸测试系统,研究了点火延迟时间和质量浓度对环氧丙烷/空气混合物爆炸特性参数的影响,同时采用高速相机拍摄火焰传播过程,并利用比色测温技术重构了火焰温度场动态云图,探讨了环氧丙烷质量浓度对火焰温度的影响规律。结果表明:随着点火延迟时间的增加,最大爆炸超压和最大超压上升速率均呈先增大后减小的变化趋势,燃烧持续时间与之相反,最佳点火延迟时间为100 ms,此时最大爆炸超压达到最大值0.89 MPa;随着环氧丙烷质量浓度的增加,最大爆炸超压、最大超压上升速率和火焰最大平均温度均先增加后减少,在环氧丙烷质量浓度为498 g·m^(-3)时,最大爆炸超压和最大超压上升速率均最大,分别为1.02 MPa和60.91 MPa·s^(-1),但最大平均温度对应的质量浓度明显比最大爆炸超压低,在质量浓度为415 g·m^(-3)时火焰平均温度峰值达到最大值1937 K。研究成果可为燃料空气炸药爆轰性能优化和毁伤效能评估提供参考。

受限空间内乙炔/空气预混气体燃爆特性研究

采用自制的方形爆炸设备,研究了受限乙炔-空气预混气体的火焰传播行为和爆炸超压等特征参数,并分析气体浓度和点火位置对乙炔火焰传播行为的影响。研究结果表明:乙炔/空气混合物的爆炸峰值超压和峰值压力上升速率随浓度的升高均先增大后减小,在14%乙炔浓度取得最大值,分别为1.7MPa和80.64MPa·s^(-1),密闭空间内乙炔爆炸正相冲量与浓度近似呈二次函数关系;在实验浓度范围内,乙炔/空气爆燃火焰传播速度在10%时最快,最大火焰传播速度可达11.77m·s^(-1);初始点火位置对乙炔的峰值超压和正相冲量的影响不明显,但对最大压力上升速率的影响较大。