HMX基含铝压装炸药慢速烤燃点火时刻的压力参量计算

为了研究HMX基含铝压装炸药在慢烤过程中点火时刻的压力参量,设计了0.1和1.0℃/min升温速率下的慢烤试验,并对炸药内部进行了多点测温。在此基础上,基于炸药的通用烤燃模型,将HMX的多步分解机制与铝粉反应相结合,并考虑其分解中的相变过程,建立了HMX基含铝压装炸药慢烤反应速率与压力相关的计算模型并进行了数值模拟。试验结果表明,在0.1℃/min的升温速率下,端盖喷出,壳体沿轴向撕开裂缝,无药粉残留,判定炸药发生爆燃反应;在1.0℃/min的升温速率下,壳体发生轻微变形,有部分药粉残留,判定炸药发生燃烧反应。数值研究结果表明,随着热刺激强度的提高,炸药的点火温度呈对数上升趋势,而烤燃弹的反应进度和内部压力呈现指数下降趋势,且烤燃弹内部的反应压力在HMX相变前呈缓慢上升趋势,相变后呈快速上升趋势。

约束方式和强度对HMX基压装含铝炸药慢烤响应特性的影响

为了获取不同约束方式和强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃响应特性,以典型超音速钻地/侵爆战斗部为背景,设计了装药长径比为5∶1的缩比烤燃弹;开展了无约束和不同约束强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃实验;获取了无约束条件下HMX基压装含铝炸药的反应过程,以及不同壳体壁厚(4、10、16和20mm)与端盖螺纹长度(10、12和14mm)时装药反应烈度的变化规律。结果表明,慢速烤燃条件下该HMX基压装含铝炸药反应包括生成气体、端面燃烧、火焰熄灭3个阶段;烤燃弹约束强度影响装药烤燃时间和点火温度,进而影响烤燃弹内部反应压力增长,最终导致不同的反应等级;当螺纹长度(L)为14mm时,壳体厚度(δ)由4mm增加至20mm,反应等级由爆燃发展为爆炸而后降低为燃烧;当壳体壁厚(δ)为10mm时,螺纹连接长度(L)由10mm增加至14mm,烤燃弹反应等级由燃烧转变为爆炸;当壳体壁厚(δ)与等效壳体壁厚(δe)相当时,烤燃弹约束强度较为均匀,有利于反应压力的不断增长,最终导致烤燃弹发生更为剧烈的爆炸反应。

A-Ⅸ-Ⅱ压装炸药失效模式分析

为了探讨A-Ⅸ-Ⅱ压装炸药的失效模式,通过扫描电镜、工业CT分别对低装药密度、中装药密度和高装药密度A-Ⅸ-Ⅱ炸药装药在高低温循环温度应力施加下的结构稳定性进行分析研究,并讨论了裂纹和"渗油"两种结构失稳模式。研究表明A-Ⅸ-Ⅱ压装炸药的主要失效模式是药柱产生裂纹,"渗油"引起的结构失稳是否会导致装药失效还有待进一步研究。

热老化对RDX基含铝压装炸药装药发射安全性的影响

为了探讨热老化对炸药装药过载安全性的影响,在71℃下对某黑索今(RDX)基含铝压装炸药装药高温加速老化39天,采用落锤加载装置对老化前后装药的发射安全性进行了考核,并分析了炸药药柱结构、钝感剂和黏结剂含量、RDX晶体品质对装药发射安全性的影响。结果表明,在相同落锤加载条件下,未老化样品比老化后样品发生燃烧爆炸的可能性更大;老化后炸药药柱结构完整,药柱中黏结剂软化迁移,微小孔隙缩小弥合,药柱表面钝感剂和黏结剂含量由5.90%增加到6.20%;RDX晶体颗粒的拉曼特征峰半峰宽较老化前减小,特别是345 cm^(-1)位置处特征峰半峰宽减少了42.4%。表明老化过程中炸药药柱中钝感剂和黏结剂的软化迁移、微缺陷修复、表面钝化、RDX晶体品质的改善等因素是老化装药发射安全性优于未老化装药的主要原因。

A-Ⅸ-Ⅱ炸药柱的湿热老化行为

为了研究含Al和RDX压装混合炸药装药对湿热环境的适应性,将Ф20mm、Ф40mm、Ф60mm、Ф84mm的A-Ⅸ-Ⅱ压装炸药柱在71℃、相对湿度65%的环境条件下老化52d,跟踪记录了药柱的体积、抗压强度、质量、Al粉活性、分解热、真空安定性(VST)、爆发点随老化时间的变化,并用X线断层摄影仪、扫描电镜观察其微观结构。结果表明,湿热老化使药柱体积发生不可逆膨胀、抗压强度变小、部分Al粉被氧化、分解热降低,老化初始阶段变化较快,老化7d后变化趋缓;老化52d后爆发点温度没有明显降低,VST放气量没有增加,表明炸药的热安定性没有退化;药柱的结构完整性存在尺寸效应,直径在60~84mm存在临界值,大于临界值的药柱老化后内部容易产生裂纹;老化后钝感黏结剂破碎、脱粘,导致药柱的抗压强度变小;老化后部分Al粉失活,使得炸药的分解热减少。

黏结剂对含铝炸药造型粉流散性和堆积密度的影响

为了研究黏结剂对含铝炸药造型粉流散性和堆积密度的影响,使用炸药造型粉流散性测量仪,以A-Ⅸ-Ⅱ炸药为参比标准,对使用不同黏结剂体系制造的含铝炸药造型粉进行分析测试。结果表明,使用硬脂酸和聚异丁烯黏结剂体系,含铝炸药造型粉的流散性与A-Ⅸ-Ⅱ炸药相当,而堆积密度明显优于A-Ⅸ-Ⅱ炸药。采用该黏结剂体系制备出的含铝炸药造型粉更适合分步压装装药工艺。

热冲击对压装含铝炸药性能的影响

为评价一种黑索今基压装含铝炸药（JHL-x）的环境适应性，利用-55～70℃热冲击试验，研究了JHL-X炸药热冲击前后炸药药柱的内部损伤、安全性能和力学性能。用JHL-X炸药药柱自发火温度和冲击波感度表征了炸药安全性能，用弹性模量、压缩强度和断裂应变表征了力学性能。结果表明，经热冲击后，JHL-X炸药药柱内部主要损伤为空穴和微裂纹。安全性能略有降低，自发火温度从211℃降低至208℃，冲击波感度从51．5mm增加到53．5mm。力学性能变化较为显著，弹性模量和压缩强度分别提高了85．3％和37．7％，断裂应变降低29．2％。

分步压装用炸药装药工艺安全性模拟试验研究

为了研究分步压装用炸药工艺安全性,采用数值仿真技术对分步压装工艺过程中炸药的受力状况进行模拟,得出压杆的剪切应力是影响装药工艺安全性的主要因素,其次是压杆的压应力和摩擦应力作用。通过设计的压应力、剪切应力和摩擦应力加载装置,研究了RDX基含铝炸药LA-1对应力加载的响应状态,并与A-IX-II炸药进行对比。结果表明,LA-1炸药可承受更大的加载应力,其分步压装装药工艺是安全可靠的。

温度对压装RDX基含铝炸药力学性能的影响

为了分析温度对压装RDX基含铝炸药的性能变化规律,对该炸药在不同温度下的抗压、抗拉性能及泊松比进行了测试,并对拉伸试验后的样品进行了形貌观察。结果表明:在高温下,压装RDX基含铝炸药粘结剂软化,炸药颗粒与高分子粘结剂界面作用减弱,其拉伸强度和抗压强度性能均随温度升高而降低;在拉伸试验中,从低温到高温状态,该炸药的泊松比随温度升高却变化不大;高温下,炸药断面损伤形式表现为炸药颗粒与粘结剂脱粘。