子弹撞击下CL-20基PBX装药响应研究

为了提高战斗部安全性,指导CL-20基PBX炸药在战斗部装药中的应用和设计,开展了基于子弹撞击试验的典型战斗部撞击响应特性研究。进行了子弹撞击试验,通过分析战斗部响应后的超压数据、验证板穿孔、试验影像和试验样品回收等,评估了子弹撞击战斗部的反应等级。结果表明,子弹撞击试验中,子弹速度为836 m/s,战斗部在子弹撞击下发生了爆轰等级的反应。此外,开展了不同撞击条件下战斗部安全性数值模拟,研究了不同撞击速度下战斗部的反应过程。结果表明,子弹以850 m/s和750 m/s撞击时,战斗部分别发生爆轰和燃烧等级的反应。该研究为典型战斗部的撞击响应预测及反应等级评价提供了数据支撑。

压装工艺对CL-20基炸药性能及聚能破甲威力的影响

利用常温成型和热压成型两种工艺制备了典型的CL-20基混合炸药装药,测试了其装药密度、密度均匀性、力学性能、爆速,计算了格尼系数。对Φ50mm标准聚能装药进行了破甲试验。验证了不同压装工艺条件下装填CL-20基炸药装药聚能射流对45号钢靶的侵彻深度和穿孔直径效果。结果表明,与常温成型CL-20基装药相比,热压成型工艺条件时装药的密度提高不小于1.46%,密度均匀性、爆速和格尼系数和破甲能力试验数据均有不同程度的提高,且Φ50mm标准聚能射流对45号钢靶的平均穿深从310mm提高至343mm,平均穿孔直径由18.0mm增至23.5mm。

CL-20基直写炸药油墨的制备与表征

炸药油墨是直写微装药技术在微型机电系统(MEMS)引信安保装置应用的关键材料。采用球磨方法细化了六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW,CL-20)炸药,结合聚乙烯醇(PVA)/水/乙基纤维素(EC)/异丙醇(IPA)的复合粘结剂体系,获得了一种书写性能良好的炸药油墨复合物ε-CL-20/PVA/H2O/EC/IPA。扫描电子显微镜显示炸药油墨的最小线宽可达80.2μm,无明显裂纹。红外光谱显示油墨中CL-20炸药在直写前后晶型保持不变。通过楔形狭缝装药炸痕法,测得装药厚度为0.54mm时,炸药油墨复合物的爆轰临界尺寸为0.36mm。

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。

聚合物基与传统熔铸载体炸药的工艺性差异研究

为了研究聚合物基熔铸炸药与传统结晶型熔铸载体炸药装药工艺性能的差异,采用载体微观凝固形态检测、熔铸炸药流变性能测试、X光缺陷检测、凝固过程中温度-时间变化曲线检测、药屑状态观测等方法,对聚合物基熔铸炸药与传统结晶型2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基熔铸载体炸药的微观凝固特征、流动性能、缺陷分布、凝固过程释热、药面处理方式进行了研究。结果表明,聚合物基熔铸炸药载体凝固过程中未出现明显的固液结晶面;随着固体质量分数的提高,炸药流动性降低,但3种炸药均具有满足装药需要的流动性;DNAN基、DNTF基熔铸炸药凝固缺陷呈现不规则、缩孔深的凝固补缩特点,聚合物基熔铸炸药凝固收缩则体现出小幅度、集中、规则的收缩塌陷特点;DNAN基、DNTF基熔铸炸药凝固过程中存在过冷及结晶潜热释放现象,聚合物基熔铸炸药凝固不存在过冷和结晶潜热释放,且装药中心达到同一温度的时间明显短,有利于装药效率的提高;3种配方均具有良好的机械、热和静电安全性;聚合物基熔铸炸药呈现出良好的塑性,后处理比DNAN基、DNTF基熔铸炸药更容易。通过综合分析,聚合物基熔铸炸药综合装药工艺性能优于传统结晶型熔铸炸药。

微通道用挤注型传爆药研究

针对沟槽式微通道传爆序列,设计了挤注排气装药技术,采用HMX/CL-20基挤注固化型炸药,研究了其直线沟槽装药传爆性能,确定了较为理想的装药配方。结果表明,该工艺用于小尺寸传爆沟槽装药可行,药体成型平整致密,沟槽装药密度达1.37g·cm-3;理想配方的沟槽装药传爆可靠稳定,截面尺寸1.0mm×1.0mm与0.8mm×0.8mm沟槽通道内平均爆速分别为7 138m.s-1与6979 m·s-1,临界传爆尺寸约0.5mm×0.5mm。