冲击载荷作用下两种HMX基抗高过载炸药损伤特性

为研究炸药在高过载条件下的损伤特性及损伤破坏机理,选取两种不同成型工艺下(浇注,压装)的奥克托今(HMX)基抗高过载炸药作为研究对象,用冲击波感度试验对炸药进行冲击损伤,通过CT检测表征试验前后炸药的损伤程度,同时测试了冲击损伤后炸药的冲击波感度。CT检测结果表明,冲击损伤后压装成型炸药各观测界面均未出现宏观损伤,而浇注成型炸药在距见证板一端7~8mm位置,出现了长度7~8mm、直径1~2mm的孔洞,浇注炸药在距离下端面40mm以上,损伤后的CT值降低1%~5%,压装炸药在距离下端面50mm以上,损伤后的CT值升高1%~8%。冲击损伤后两种炸药的冲击波感度均降低,其中浇成型注炸药由未损伤时的临界隔板厚度25~27mm下降到13~15mm;压装成型炸药由未损伤时的临界隔板厚度38~40mm下降到30~32mm。

冲击加载下两种典型抗高过载炸药的损伤特性

为研究冲击加载条件下典型抗高过载炸药的损伤特性,基于隔板实验的方法开展了两种典型抗高过载炸药的冲击损伤实验。通过改变隔板厚度,在炸药中产生不同程度的损伤。利用CT系统和扫描电镜研究了不同冲击加载条件下样品的损伤特性。结果表明,损伤后样品的密度变化与成型工艺有关,浇注成型炸药损伤后密度变小;而压装成型炸药损伤后密度变大。浇注炸药的扫描电镜结果表明,随着冲击强度的逐渐增大,炸药晶体与黏结剂之间的脱粘现象越明显,微孔洞也逐渐增大增多。

过载环境下炸药装药点火过程的数值模拟

为了揭示炸药装药在过载条件下的点火机制,针对炸药抗过载性能评估装置,采用黏弹性统计裂纹(Visco-SCRAM)模型描述炸药的力学与热学行为,将Visco-SCRAM模型以二次开发的方式嵌入LS-DYNA,通过LS-DYNA对炸药装药在过载条件下的响应过程进行计算,通过炸药抗过载性能评估试验装置对DNAN基熔注炸药(RBHL-1)进行测试。结果表明,DNAN基熔注炸药(RBHL-1)的重锤阈值速度为9.0~9.5m/s,当重锤速度超过阈值速度时,炸药药柱上表面发生点火;点火位置位于炸药装药上表面,重锤速度阈值为9.26m/s;数值模拟与试验结果对比表明,Visco-SCRAM模型能够准确预测炸药的点火位置和重锤阈值速度,说明剪切摩擦是抗过载性能评估试验中炸药的点火机制;同时,提高炸药装药质量及炸药中对含能材料的保护能力是提高炸药抗过载性能的重要手段。

不同黏结剂包覆HMX的摩擦特性

为了筛选出HMX基高聚物粘结炸药(PBX)配方中的黏结剂,提高战斗部在侵彻过程中的抗过载能力,采用炸药颗粒滑移力测量装置对HMX/黏结剂包覆体系的摩擦特性开展研究,并通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对包覆样品的形貌和结构进行表征。结果表明:与未包覆的HMX相比,用高聚物黏结剂包覆HMX炸药后,HMX炸药颗粒的边缘棱角明显变圆滑。六种HMX包覆样品的静摩擦系数大小依次为H6<H3<H5<H1<H4<H2,动摩擦系数大小依次为H6<H3<H5≤H1<H4<H2,表明两个参数的变化趋势具有一致性。顺丁橡胶和68#蜡包覆后的HMX摩擦系数偏低,静摩擦系数分别为0.125和0.116,动摩擦系数分别为0.108和0.102,应用于HMX基PBX配方中,能够降低炸药装药的摩擦生热,提高安全性。