带隔板复合装药结构对双层罩毁伤元成型的影响

针对带隔板复合装药爆轰波控制问题,利用LS-DYNA软件仿真研究了不同隔板参数及复合装药结构参数对爆轰波传播及作用过程的影响;结合X光成像试验验证并通过仿真研究了双层药型罩在不同装药结构参数下的成型规律。结果表明,随着隔板厚度及复合装药高度的增加,复合装药爆轰波由球面波向V形波转化,使得双层药型罩从包覆式侵彻体向杆式侵彻体转换;其中侵彻体的头部速度和长径比与隔板厚度、装药高度、炸药性能呈正相关,与隔板半径、隔板底部距起爆中心位置、内外层炸药直径比呈负相关,当隔板厚度为0.114~0.142倍装药口径、隔板半径为0.400~0.429倍装药口径、隔板底部距起爆中心位置为0.100~0.129倍装药口径、复合装药高度为0.971~1.257倍装药口径、内外层炸药直径比为0.77~0.83时,杆式侵彻体成型较好。

空爆条件下硼基燃料对Al/PTFE复合装药能量输出特性的影响

为研究空爆条件下硼基燃料对铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料与温压炸药组成的复合装药的能量输出特性的影响规律,设计并制备了质量相同、组分不同的3种复合装药试样,进行了自由场静爆试验,获取了不同爆心距处的冲击波超压,通过高速摄像仪记录了爆炸火球的演变过程。试验结果表明,Al/PTFE活性材料能够提高复合装药的冲击波超压,发生剧烈的后燃烧反应。硼基燃料分解过程具有2.0 ms左右的延迟,反应初期能量贡献较低,使得复合装药冲击波峰值超压降低;但是,后燃烧反应能够促进火球体积的进一步膨胀,降低冲击波超压的下降速率,提高冲击波冲量。适当配比的Al/PTFE和硼基燃料能够使复合装药冲击波峰值超压和冲量均获得增强。在Al/PTFE中加入硼基燃料,发生了爆燃以上反应,冲击波超压出现了明显的二次峰值,约为0.478 MPa。

基于圆筒试验的DNTF基叠层复合装药的爆轰驱动释能特性

为探究叠层复合装药的爆轰释能规律,采用爆速差为1.85 km/s的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基高爆速炸药与高爆热炸药制备成等厚度的叠层复合装药,通过狭缝扫描试验和圆筒试验分别获得了装药内的爆速变化和产物的膨胀释能曲线,并结合2种炸药爆轰产物的相互作用过程,分析了叠层复合装药与单一装药释能过程的主要差异。结果表明:爆轰波交替传播时,2种炸药均能迅速进入稳定爆轰状态;产物膨胀时,2种炸药的相互作用使装药爆轰驱动能量的分布特征发生显著变化,高爆速炸药的加载区域扩大,导致铜管速度降低,比动能较单一装药下降了6.7%,而高爆热炸药的加载区域缩小,铜管速度升高,比动能较单一装药提升了14.1%;此外,高爆热炸药爆轰产物处于压缩状态,有利于提升铝粉的反应速率,有望进一步增强叠层复合装药的驱动做功能力。

DNTF基含铝炸药复合装药的驱动特性

设计了内外层分别由含铝质量分数为5%和20%的DNTF基炸药组成的复合装药。采用直径50mm圆筒试验测量了其爆速及圆筒壁的膨胀位移,研究了不同复合装药结构的能量释放特性,并与单一配方装药进行了对比。结果表明,内层为高爆速炸药时,爆速约为两种单一装药的平均值,后期驱动能力没有显著增强,格尼系数仅为2.86mm/μs;外层为高爆速炸药时,爆速略低于高爆速单一装药,爆轰波形具有明显的内聚特征,提高了内层低爆速炸药的能量释放速率,驱动能力持续增强,格尼系数为2.93mm/μs。

JO-9159/ECX复合装药的冲击波感度研究

采用隔板试验研究了分别由厚度为3,5,10,20mm挤注炸药(ECX)和Ф20mm×20mmJO-9159炸药构成的复合装药的冲击波感度G50,并采用有限元方法进行了数值模拟。结果表明,试验值与计算值结果基本一致,复合装药的冲击波感度在JO-9159、ECX两种炸药冲击波感度之间,随着ECX炸药厚度的增加,复合装药的冲击波感度呈G50=12.96+5.13e-h/6.41一阶指数衰减形式下降。

TATB基PBX及其与HNS复合装药的高速破片撞击安全性

为了获得高速破片撞击下钝感装药的安全性响应规律及传爆药非理想起爆对该过程的影响,采用高速破片撞击试验方法,对TATB基PBX装药(PBX-C04)和PBX-C04/HNS复合装药结构进行了试验研究。基于超压测试、鉴证板破坏情况和残药的理化分析,分析了撞击速度、传爆药非理想起爆及高温对PBX-C04钝感主装药高速破片撞击安全性的影响。结果表明,常温下PBX-C04主装药具有优异的高速撞击安全性,1970 m·s^(-1)的高速破片撞击下仅发生燃烧反应,引入六硝基茋(HNS)传爆药后,相同撞击速度下PBX-C04主装药反应烈度提高为爆燃反应。复合装药结构加热至200℃时,1640 m·s^(-1)撞击速度下,复合装药结构发生了爆轰反应,证明高温可急剧恶化复合装药结构的高速撞击安全性。

金属加速炸药/高爆热炸药复合装药爆炸特性研究

通过理论分析和仿真计算研究金属加速炸药/高爆热炸药复合装药的能量输出特性,以及对破片驱动和冲击波超压性能的影响;选择3种炸药组成复合装药结构,制备全预制破片战斗部样弹,采用试验方法验证复合装药的破片驱动能力和冲击波超压特性,并与金属加速炸药单一装药进行比较。结果表明,理论分析及仿真计算与试验结果吻合较好,复合装药的爆速及爆热值在组成复合装药的炸药的极限参数之间;通过复合装药配比调整可以达到破片与冲击波超压综合能量最佳匹配,可应用于杀爆战斗部优化设计。

复合装药偏心起爆条件下波形扫描实验研究

采用正交多狭缝扫描技术对复合装药在偏心起爆条件下爆轰波形进行测量。通过分析两个互相垂直方向上的五狭缝扫描迹线的几何关系,获得了爆轰波在狭缝交点处的传播速度及方向,并结合定向汇聚爆轰波形传播过程图,分析了其爆轰波的传播特性。结果表明,受内、外层装药爆速差的影响,爆轰波在传播过程中呈弧形状向内收敛,最终形成喇叭形波形,且沿中心线的爆速提高了约1.67 mm·μs-1。

定向战斗部复合装药爆轰的超压区域及破片增益特性的机理分析

针对定向战斗部破片分布密度增益不理想的情况提出其复合装药结构新途径.理论分析了定向起爆下相向爆轰波碰撞的局部超压区特性,建立了复合装药结构定向战斗部的仿真模型,用Ls-Dyna-3D程序模拟,并分析了不同偏心起爆模式下破片速度和密度的增益.结果表明,定向战斗部中相向爆轰波产生的超压区域是产生破片速度增益的直接原因,采用复合装药结构,可明显增加定向区内破片的分布密度,采用三相线起爆模式可得到最佳的破片速度和分布密度增益.

复合装药空气中爆炸冲击波传播特性

为了研究复合装药超压爆轰时的径向能量输出特性,选择典型的TNT、JO-8、海萨尔等理想、非理想高能炸药,进行了单一装药、内外层复合装药冲击波超压测试实验。采用自由场压电传感器测量了距爆心2、3、4m处的冲击波压力,通过Origin软件对实验数据进行去除"零漂"和积分处理,获得了冲击波超压、冲量随距离的变化规律,分析了装药结构、装药类型对实验结果的影响。研究结果表明:与同体积单一装药相比,内外层复合装药对提高径向冲击波超压无优势,但对径向冲击波冲量增益显著,且冲量随传播距离的增加而增大;装药类型对内外层复合装药径向冲击波冲量增益影响较大,非理想/理想复合装药在4m处的冲量增益大于20%,比理想/理想复合装药更有利于提高战斗部的径向输出威力。

叠层复合装药殉爆安全性试验及数值模拟

叠层复合装药是由两种或两种以上装药通过叠加的方式复合而成,可以通过装药结构设计调控其安全性和能量输出特性。为研究叠层复合装药的殉爆安全性,选取典型高能炸药与钝感炸药组合的叠层复合装药为研究对象,通过数值模拟和殉爆试验研究装药结构对临界殉爆距离的影响规律。结果表明,相比于单一高能炸药PBX‑1,复合装药临界殉爆距离可减小53.3%(由7.5 mm减小至3.5 mm),能量降低22.9%;复合装药中钝感炸药厚度必须要达到特定阈值(3 mm)以上才能明显降低复合装药临界殉爆距离;随着钝感炸药占比增大,复合装药临界殉爆距离趋近于单一钝感炸药PBX‑2的临界殉爆距离。

复合装药结构隔板实验与数值模拟

为得到钝感炸药(IHE)和高能炸药(HE)复合装药结构对冲击波感度的响应情况,对不同结构的复合装药进行隔板实验,得到了其冲击波感度与药柱高度比值的一阶指数关系。利用显式有限元程序对复合装药结构进行隔板实验的数值模拟,计算结果与实验结果吻合。通过数值模拟计算并比较了铝、有机玻璃、钢隔板和未反应JB-9014炸药的爆轰反应边界值。

复合装药偏心起爆的爆轰波特性

为研究复合装药在偏心起爆条件下的爆轰波特性,采用转镜式高速相机狭缝扫描技术对装药表面的爆轰波形传播过程进行测量,得到爆轰波在狭缝位置的扫描曲线、时空坐标以及爆轰波阵面分布图。分析了复合装药爆轰会聚波的速度分布、形成机理及传播规律,提出偏心起爆条件下复合装药爆轰波阵面前沿为凹面会聚波,会聚波可以提高内层装药爆轰波的传播速度。

扇形复合装药驱动破片定向飞散的数值模拟

利用LS-DYNA软件对扇形单一装药和复合装药驱动破片的作用过程进行了数值模拟,得到预制破片的初速及分布规律,并对不同起爆方式和复合装药参数的扇形装药结构破片驱动特性进行了计算分析。结果表明:数值模拟计算值与试验结果吻合较好,相对于单一装药结构,复合装药能使破片飞散更为集中,且破片的总动能提高了12%以上;通过改变起爆方式和复合装药参数,破片的综合毁伤效能可进一步增强。

复合装药安全性优选BP神经网络模型

为在设计复合装药结构时得到复合装药的能量输出和安全性双优结构,利用BP人工神经网络理论,建立结构优选模型。利用不同的感度和能量输出试验数据,进行模型的训练,训练后对样本进行预测和优选。结果表明,该方法能够克服评估复合装药结构性能优劣的各因素之间的复杂关系,实现精确的非线性预测,得到安全性和能量输出双优的设计结构。

高能-钝感复合装药结构冲击波感度数值模拟

为得到复合装药结构对冲击波感度的响应情况,采用显式有限元程序AUTODYN对高能炸药和钝感炸药的复合结构进行隔板试验的数值模拟。分析被发药柱内部的压力时程曲线,并据此判定是否发生爆轰,继而得到反映冲击波感度的隔板值。模拟结果显示复合结构尺寸与冲击波感度的非线性关系,拟合得到的公式可为工程中装药结构设计提供参考依据。这种结构用于战斗部装填设计,能够提高战斗部在冲击波载荷下的安全性。

炮孔复合装药技术在高边坡爆破中的应用

介绍了在路基高边坡爆破开挖中,应用炮孔复合装药结构技术,有效地控制了炸药爆轰波传播方向,降低了爆破冲击波及反射拉应力对高边坡保留岩体的作用,确保了高边坡的完整性和稳定性,并使保留岩面基本达到设计坡率的平整度。

TATB/CL-20复合装药结构的3D打印成型技术

为了提高装药的能量和安全性,设计了3种新型复合装药结构,分别为轴向多层结构、径向多层结构和轴向/径向复合结构。采用具有高能量密度的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)和高安全性的三氨基三硝基苯(TATB),以缩水叠氮甘油聚醚(GAP)和多异氰酸酯(N?100)为黏结剂体系构成CL?20/GAP/N?100和TATB/GAP/N?100两种炸药体系配方,并通过3D打印技术将TATB和CL?20两种炸药体系构筑成3种不同的新型复合装药结构。研究了含能体系的黏结剂含量和3D打印工艺参数(打印速率以及打印针头口径)对装药微观结构的影响,确定了合适的打印成型工艺,当黏结剂含量为20%时,采用3 mm·s-1的打印速度和口径为0.25 mm的针头进行打印能得到结构稳定的装药。采用GJB772A-1997方法601.2测试了3种复合装药结构的撞击感度,结果表明,轴向/径向复合多层装药结构(CL?20质量占比90%)的特性落高达到72.00 cm,比同质量的CL?20装药提高了3.14倍。

结构参数对复合装药战斗部破片特性的影响

为了研究结构参数对复合装药战斗部破片特性的影响,采用AUTODYN-3D有限元计算软件,比较分析了复合装药战斗部在中心单点和内外同时两种起爆方式下爆轰波传播与壳体破碎过程,获得了壳体壁厚与中心装药直径对复合装药战斗部破片平均质量、破片速度等参数的影响规律。计算结果表明,随着壳体壁厚的增加或者中心装药直径的减小,单点起爆下破片平均质量相对于内外同时起爆下提高的倍数越来越大,战斗部在不同起爆方式下威力输出差异越来越明显;静爆试验结果表明,内外同时起爆下的破片平均速度、冲击波超压和验证靶冲孔数较单点起爆下分别提高了27.1%、31.4%和39.3%,试验结果与仿真计算结果吻合较好。

复合装药爆炸载荷下砌体墙破坏过程及动态响应

为了研究砌体墙在复合装药爆炸载荷下的破坏规律及动态响应,采用AUTODYN软件对其进行了数值计算,分析了复合装药冲击波传播及砌体墙的破坏过程,得到了0.5m距离内砌体墙表面载荷分布规律、砖块飞散速度规律及鼓包位移变化规律;比较了不同隔爆材料对砖块抛射速度的影响,计算了不同隔爆材料的临界观测位置高度。结果表明,冲击波压力峰值、比冲量值均随砌体墙高度的增加而减小且趋于均匀分布,单一装药条件下的压力峰值衰减幅度大于复合装药条件;JH2(8701)装药、含铝炸药、中心单点起爆及内外同时起爆爆炸加载方式下的临界观测位置高度分别为0.77、0.97、0.58和0.72m,有效实现了隔爆材料为聚氨酯的复合装药毁伤当量可调。钢和有机玻璃对抛射速度衰减幅度较大,铝和聚氨酯较低,橡胶材料介于两者之间。