钨合金破片对屏蔽装药撞击起爆的实验研究

分别对 93钨和钨锆合金破片撞击仿真战斗部装药——覆盖金属盖板的注装 B炸药 (屏蔽装药 ) ,采用“升—降”法研究了装药的起爆 (引燃 )临界性 ,分析了两种破片撞击作用下装药起爆 (引燃 )的机理。研究结果表明 ,钨锆合金破片具有更强的起爆 (引燃 )战斗部装药的能力 ;93钨破片对其起爆(引燃 )主要是冲击波作用的结果 。

活性破片引爆屏蔽装药机理研究

采用弹道实验对活性破片引爆屏蔽装药作用行为进行研究,且与同质量钨合金破片引爆能力进行对比,并基于AUTODYN-2D平台对破片冲击起爆屏蔽装药行为展开数值模拟研究,通过数值模拟与实验结果的对比得到活性破片引爆屏蔽装药机理.结果表明,10g活性破片在1 287m/s以上碰撞速度下,能可靠引爆设有10mm厚LY12硬铝或6mm厚A3钢面板的注装B炸药,而同质量钨合金破片在1 527m/s碰撞速度下,只能造成屏蔽装药碎裂而不能将其引爆.活性破片撞击金属面板后,自身在装药内部发生的剧烈化学反应是其引爆装药的主控机制,这显著降低了破片引爆屏蔽装药所需的动能.

弹靶参数对含能破片冲击起爆屏蔽装药的影响

为了研究弹靶参数对含能破片冲击起爆屏蔽装药的影响,以Al/PTFE(26.5/73.5)活性反应材料制成的含能破片为研究对象,运用SPH算法分析了破片质量、几何形状,以及盖板厚度和材料因素对屏蔽装药冲击起爆的影响。结果表明:质量大的破片冲击起爆屏蔽装药的能力优于质量小的破片;圆柱体破片冲击起爆屏蔽装药的能力优于球形破片;较厚的盖板抗冲击起爆能力优于较薄的盖板;密度大或韧性大的盖板材料抗冲击起爆能力较佳。

水下爆炸冲击波作用下屏蔽装药的冲击引爆理论和仿真研究

针对水下爆炸冲击波对屏蔽装药的冲击引爆问题展开研究。从理论上建立了水下爆炸冲击波对屏蔽装药的冲击压力计算方法,结合炸药起爆判据,可确定炸药冲击引爆的临界条件;采用AUTODYN仿真软件,对水下爆炸冲击波冲击引爆屏蔽装药的过程进行了数值模拟;分析了主发药量和屏蔽板厚度对炸药临界起爆的影响;采用最小二乘法得到了临界理论起爆判据的参数n、K,与文献中的起爆判据进行对比,在一定范围内符合较好。结果表明:理论计算与数值模拟误差不超过6.75%,说明所建立的理论计算方法是有效的;相同条件下,随着主发药量的增加和屏蔽挡板厚度的减小,水下爆炸冲击波对屏蔽装药的临界起爆距离随之降低。

高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药的串联毁伤效应

高速动能破片和包覆活性材料破片串联战斗部兼具高速侵彻毁伤效应及化学能毁伤效应,为研究其对屏蔽装药的串联冲击毁伤行为,建立了高速动能破片和包覆活性材料撞击屏蔽装药的冲击动力学模型,结合活性材料激发理论以及屏蔽装药起爆判据计算分析了高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药的冲击毁伤行为。基于2D⁃Autodyn平台对高速动能破片和包覆活性材料冲击屏蔽装药过程进行了数值模拟。对比验证了理论计算和数值模拟的一致性,结合理论分析和数值模拟结果讨论了影响屏蔽装药毁伤的主要因素、可能存在的毁伤模式和各毁伤模式之间的转变条件。结果表明:高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药作用主要存在前段侵彻冲击引爆模式(Ⅰ)、主体段侵彻冲击引爆模式(Ⅱ)、活性材料未反应且侵彻未引爆模式(Ⅲ)、活性材料反应增强引爆模式(Ⅳ)及活性材料反应未引爆模式(Ⅴ)等五种毁伤模式;在材料和结构一定的情况下,撞击速度和屏蔽厚度是影响毁伤模式的主要因素;所建立的理论模型可较好地预测上述毁伤模式。

破片冲击起爆屏蔽装药的临界判据

为研究破片对带盖板屏蔽装药的冲击起爆问题,通过理论计算得到等效破片的直径与速度,结合Held判据得到破片冲击起爆屏蔽装药临界判据。用已有的实验数据验证了判据的正确性,并利用AUTODYN软件进行仿真比较,得到不同材料破片的临界起爆速度。仿真结果表明:通过该临界判据计算出的屏蔽炸药临界起爆速度和数值模拟所得结果误差均小于2%,计算结果与实验数据计算结果基本一致。

破片对屏蔽炸药冲击起爆的数值模拟和分析

分别对钢、铜、钨破片撞击不同厚度屏蔽装药进行了数值仿真并用已有实验结果验证了仿真结果的正确性,分析了起爆过程。采用"升—降"法研究了装药的起爆临界速度,采用最小二乘法得到了临界理论起爆判据的参数n、k,并验证了理论判据的正确性。理论判据的给出可以很好的描述屏蔽炸药的起爆特性,为冲击起爆实验研究和后续的可靠性研究提供很好的理论参考。

预制破片对屏蔽炸药冲击引爆研究

针对破片斜冲击状态下引爆屏蔽固体炸药问题开展了研究。从理论上建立了与冲击角度相关的冲击压力计算方法。结合炸药起爆判据,可确定炸药冲击起爆的临界速度。采用Lee-Tarver点火增长模型和LS-DYNA仿真软件,对破片斜撞击屏蔽装药冲击起爆过程进行了数值模拟。利用升-降法确定了临界起爆速度,验证了理论模型的有效性;并分析了破片材料、入射角和靶板厚度对冲击起爆JO—9195固体炸药临界速度的影响。结果表明:理论计算和数值模拟误差不超过5.98%,吻合较好,表明所建立的理论计算方法是有效的。在相同条件下,钨合金破片相对于钢质和铜质破片临界起爆速度低;随着入射角和靶板厚度增加,冲击起爆的临界速度也随之增大。

近场爆炸冲击波对屏蔽压装TNT的冲击引爆试验和仿真

为研究近场强冲击波对屏蔽装药的冲击引爆效应,通过试验和LS-DYNA3D非线性有限元计算程序对屏蔽压装TNT的冲击引爆进行研究,得到了接触爆炸时压装TNT被引爆的临界屏蔽板厚度和非接触爆炸时屏蔽压装TNT的殉爆距离,分析了非接触爆炸时屏蔽板厚度对殉爆距离的影响,并通过非线性最小二乘法拟合得到屏蔽板厚度与殉爆距离的函数关系。结果表明:数值计算结果与试验结果基本一致;接触爆炸时临界起爆的屏蔽板厚度在20～23 mm之间;屏蔽板采用3 mm厚的45钢时,非接触爆炸作用下压装TNT的殉爆距离在12～15 mm之间;非接触爆炸时殉爆距离随着屏蔽板厚度的增加而减小,当无屏蔽板时,压装TNT的殉爆距离为79 mm,当屏蔽板厚度从1 mm加大到9 mm时,殉爆距离从51 mm减为1.5 mm,被发装药的屏蔽板对冲击波有显著的防护作用。