炸药在等离子体起爆下的能量输出特性

为了得到炸药在等离子体起爆下的能量输出特性,选择空气中炸药冲击波超压和爆热作为能量输出的特征参数,金属丝电爆炸作为等离子体产生源,测定了TNT在镍铬合金丝(Ni-Cr)、钨丝(W)、钼丝(Mo)和铜丝(Cu)等离子体起爆下的空气中冲击波超压曲线,分析了金属材质对冲击波超压的影响;基于爆热量热仪和等离子体发生装置测定了TNT、RDX和HMX的爆热。结果表明,各类等离子体均可以起爆TNT,合金丝在等离子体起爆下的冲击波超压明显高于单质金属丝,冲击波峰值超压大小顺序为Ni-Cr>W>Mo>Cu;TNT、RDX和HMX在Ni-Cr等离子体起爆下的爆热值分别是4 304.1、5 491.7和6 254.8J/g,爆热值均大于装药密度超过80%理论最大密度下的文献值,表明等离子体起爆有助于提高炸药的能量释放效率和爆轰完全性。

等离子体起爆条件对不敏感含能材料响应强度的影响

为了得到等离子体起爆电压及等离子体与不敏感含能材料接触面积对起爆响应强度的影响规律,选择典型分子类不敏感含能材料FOX-7、LLM-105和TATB,以及离子类不敏感含能材料FOX-12和HATO,以金属丝电爆炸为等离子体源,进行15、20和25 kV起爆电压及直线形(Z)和螺线形(W)金属丝形状的等离子体起爆试验,以见证板形貌及最大形变量判定含能材料的爆轰响应强度.结果表明,不同种类含能材料对等离子体的起爆响应不同,增加等离子体起爆电压可以显著增加分子类不敏感含能材料FOX-7、LLM-105和TATB的响应强度,其响应强度顺序为W/25 kV>Z/20 kV>W/20 kV;而离子类不敏感含能材料FOX-12和HATO对等离子体起爆条件没有显著规律;分子类不敏感含能材料比离子类不敏感含能材料对等离子体起爆电压和等离子体与含能材料的接触面积更敏感.

贫燃条件下当量比对等离子体辅助起爆的影响

为研究贫燃条件下当量比对交流介质阻挡放电等离子体辅助起爆的影响,采用松耦合方法仿真求解了当量比分别为1.0,0.8及0.6三种条件下氢氧预混气体起爆过程,对比研究了放电产物时空分布特性、不同阶段爆震管内流场参数分布、起爆时间和距离以及推力壁动态历程。结果表明放电产物在同一周期内的时空分布形态不随当量比改变而变化,但随着当量比下降,各主要活性粒子的密度增大,增幅则降低。随着管内流速上升,等离子体对流场结构的改变更加明显,加速了形成稳定爆震波的各个子过程;不同工况下等离子体都缩短了起爆时间和距离,但当量比越低,缩短程度越小。对推力壁受力的动态分析也显示等离子体对流场演化的加速效果随当量比减小而减弱,不过其受力大小与等离子体无关。在本文贫燃条件下出现低当量比不利于等离子体发挥作用的原因包含两点,一是燃料占比降低带来的不利影响大于等离子体助燃的效果,二是放电区域尺寸有限。