壳体约束对聚能射流破甲威力影响研究

为研究壳体约束对带壳聚能装药破甲威力的影响,应用AUTODYN-2D有限元分析软件对壳体密度、壳体厚度以及高分子衬层对聚能射流形成及破甲的影响进行了模拟研究,并进行了试验验证。结果表明:无壳装药加装金属壳体会使得部分射流的速度增大,当裸药柱的破甲水平较高时,部分射流速度的提高会使得预先设计的射流速度梯度发生变化,导致射流在中段出现堆积甚至断裂,使射流的破甲深度降低;密度越大的壳体对射流成型的影响越大,同时射流破甲深度的降低越大;当壳体材料一定时,壳体厚度的变化对射流破甲性能的影响较小,并且铝壳厚度为0.02倍装药直径时壳体对射流破甲性能的影响最小;在药柱和壳体之间加装低密度、低声速的聚乙烯衬层后射流的破甲深度提高了14%,可见聚乙烯衬层能够降低金属壳体对射流破甲性能的影响。

壳体约束下浇注PBX的温度适应性

为研究壳体约束条件下浇注高聚物黏结炸药(PBX)的温度适应性能,制备了组分为奥克托今(HMX)/端羟基聚丁二烯(HTPB)/2,4-甲基二异氰酸酯(TDI)的炸药,分别装填Ф20 mm×20 mm、Ф15 mm×65 mm、Ф100 mm×200 mm、Ф150 mm×300 mm和Ф200 mm×400 mm五种尺寸的试样,其中后者三种较大尺寸的试样还分为无缺陷和有预制缺陷两种形式。利用-55~70℃温度冲击和温度循环试验,研究了浇注PBX的内部损伤、壳体外部温度和应变以及炸药尺寸、密度和力学性能变化。结果表明,温度冲击和温度循环试验后,浇注PBX没有明显的热损伤,原有缺陷也没有明显扩展;随着试验件尺寸的增大,通过升降温达到温度平衡所需的时间延长,高低温应变变化呈现减小的趋势。试验后炸药密度增大0.001 g·cm^(-3),拉伸强度和压缩强度分别提高了0.12 MPa和0.55 MPa。

壳体约束强度对温压炸药空中爆炸性能的影响

为评估壳体约束强度对温压炸药爆炸性能的影响,对不同壳体约束强度下的固体温压炸药进行野外静爆试验,用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果表明,相同装药条件下,裸装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值大于带壳装药;铝壳体装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值较钢壳体装药高;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值及冲量与试验结果吻合较好,且裸装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较带壳装药早,铝壳体装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较钢壳体早;初始冲击波超压值受壳厚影响较大,壳体的存在使冲击波的传播滞后。

壳体参数对炸药快速烤燃响应的影响

对不同壳体直径与不同壳体约束的TNT与PBXN-109两种炸药进行了快速烤燃试验。试验结果显示:在固定壳体约束条件下,壳体直径对炸药烤燃响应无影响,炸药烤燃特性仅由炸药自身特性决定;不同壳体约束对炸药的烤燃响应有影响,随着壳体约束增强,炸药的快速烤燃等级增强;炸药的快速烤燃响应特性由炸药自身特性和壳体约束决定。

强约束下典型熔铸和浇注炸药的烤燃特性对比

利用自行设计的烤燃试验装置,以熔铸RHT-1和浇注GHL-1 2种典型炸药为研究对象,试验研究了厚壳体强约束下2种炸药慢速烤燃和火烧时的反应特性,并将试验结果与薄壳体和相关战斗部的烤燃结果进行了对比。研究表明:在所研究的厚壳体强约束情况下,浇注炸药火烧时的安全性显著优于熔铸炸药,而其慢速烤燃时的安全性略高于熔铸炸药;熔铸装药战斗部可以通过换装浇注炸药提高其安全性。