大板实验中TATB基炸药爆轰波的传播特征

为研究点起爆条件下TATB基炸药爆轰波传播特征,用双灵敏度激光速度干涉仪(VISAR)对TATB基炸药进行了大板实验研究,并用DYNA2D程序对实验进行了模拟计算。结果表明,大板实验中TATB基炸药爆轰波传播过程中的压力剖面具有“二维结构”,且爆轰波传播方向由轴线方向逐渐向半径方向转变。实测铜飞片自由面的速度与计算值相吻合。

热损伤对TATB基炸药冲击起爆过程的影响

采用在200℃高温条件下恒温2小时的方法,对TATB基炸药进行了热损伤,并用光学显微镜以及超声波检测等手段,对炸药的损伤程度进行了表征分析。同时采用组合式电磁粒子速度计方法,测试了热损伤对TATB基炸药冲击起爆过程的影响。研究结果表明,高温热冲击使TATB基炸药样品体积增大,密度减小,对炸药表面及内部造成了裂纹和孔隙等损伤;测试得到的损伤后炸药样品冲击转爆轰距离减小,表明热损伤后被测样品的冲击波感度增高。

爆轰加载下TATB基钝感炸药的冲击-卸载-再冲击实验装置设计与模拟

在一些特殊的工程应用和意外事故中,炸药内部可能会受到多次冲击压缩和卸载作用从而使其起爆性能发生变化,因此,需要一种可以模拟多次冲击和卸载的实验加载装置,用以研究炸药在复杂载荷下的起爆响应。基于爆轰加载原理,提出并设计了一种可以实现完全卸载的冲击-卸载-再冲击的爆轰加载实验装置,利用数值模拟对该装置进行了仿真设计和参数优化,并通过实验验证了数值模拟的准确性和装置设计的可行性。结果表明:利用所设计的爆轰加载装置驱动钨镁双层飞片撞击TATB基钝感炸药,通过调整装置中的间隙宽度,可以对炸药实现完全卸载的冲击-卸载-再冲击加载,为后续研究炸药在复杂载荷多次冲击下的起爆响应提供了一种新的实验技术。

TATB基高聚物粘结炸药低温老化后的结构和热性能研究

将TATB基高聚物粘结炸药在 0 ,-10 ,-2 0 ,-30 ,-4 0℃的条件下贮存 12 0天 ,利用红外光谱测定其分子结构的特征 ,并利用真空安定性试验、热失重以及差热分析测定低温贮存前后的热稳定性 ,结果表明 :TATB基高聚物粘结炸药经低温贮存后分子结构没有发生改变 ,热稳定性较好 。

HMX基和TATB基PBX炸药爆轰成长差别的实验研究

为了深入研究HMX基和TATB基PBX炸药爆轰成长过程的差别,采用炸药平面透镜爆轰加载及空气与隔板综合衰减技术,建立基于锰铜压阻传感器的一维拉格朗日实验分析系统,通过实验确定了PBXC03炸药和PBXC10炸药的临界起爆爆轰加载装置,得到了PBXC03和PBXC10炸药在各自临界起爆压力加载条件下冲击起爆过程不同拉格朗日位置的压力变化历史。发现PBXC03和PBXC10炸药的爆轰成长过程存在明显区别:PBXC03炸药前导冲击波过后有明显的压力增长过程,而PBXC10炸药前导冲击波过后未能看到明显的压力增长过程,这一现象表明HMX基和TATB基PBX炸药冲击起爆及其爆轰成长的物理机制是不同的。

复合载荷作用下TATB基PBX炸药药柱的损伤试验研究

为研究损伤炸药的安全性,在温度载荷和机械载荷的复合作用下,对TATB基PBX炸药药柱进行了较轻微和较强烈两种不同程度的损伤试验。测试了损伤前后PBX药柱的密度、超声波声速和增益值变化,采用隔板试验测试了冲击波感度。结果表明,经两种复合载荷作用后药柱的密度分别减小0.15%和2.16%,超声波声速减小0.97%和7.87%,增益值增加43.32%和49.07%;50%爆轰隔板厚度分别增加约2.08%和30.21%,表明复合载荷作用越强烈,药柱密度和声速值减小越明显,损伤越严重,冲击波感度越高。

TATB基高聚物粘结炸药残余应力的测试和消除研究

以TATB基高聚物粘结炸药(PBX)为对象,采用盲孔法测定了PBX炸药的初始残余应力及其分布,研究了孔深和钻孔后应变读数时间对结果的影响,以及样品热处理后对残余应力松弛的影响。结果表明:孔深3 mm和钻孔后10 min的应变读数时间是适宜的实验参数。热处理能够明显降低和均化PBX炸药内部的残余应力,75℃热处理3天能消除50%的残余应力并趋于稳定。

一种以TATB/HMX为基的高聚物粘结炸药的短脉冲冲击起爆特性

利用金属箔电爆炸驱动聚酯薄膜飞片产生短脉冲冲击波的加载技术(电炮),依据DRM(Delayed Robbins-Monro)试验程序,研究了以TATB/HMX为基的高聚物粘结炸药的短脉冲冲击起爆特性,获得了其50%起爆概率条件下的冲击起爆阈值和100%起爆的最小起爆阈值。利用光纤探针/光电转换器/示波器接收技术,研究了冲击起爆压力幅值和脉宽对该炸药到爆轰距离的影响,得到了相应的Pop关系。

不同气氛对TATB基含铝炸药爆热的影响

为了测定三氨基三硝基苯(TATB)基含铝炸药在不同气氛中的爆热,使用绝热式量热弹对其压装药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热进行了测量,研究了其能量释放规律,并使用X射线衍射(XRD)对固相产物成分进行了分析。结果表明:TATB基含铝炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热依次增加;环境中压力的增加会导致爆热值增大,在0.1MPa氮气中,TATB基含铝炸药的爆热值比真空中增加了15.7%。环境中氧气量的增加也使爆热值增大:0.1 MPa空气中的爆热值比0.1 MPa氮气中增加了7.8%,0.1 MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出49.7%,1.5MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出146.1%。在富氧气氛下测试TATB基含铝炸药的爆热时,所测爆热接近于炸药的燃烧热,且爆炸产物的XRD结果也表明Al粉已基本氧化完全。同时,在0.1 MPa氮气气氛下没有检测到氮化物Al N的存在。该方法可对不同气氛下含铝炸药的爆热进行测量,并对爆炸产物中Al的存在形式进行分析。

一种以TATB/HMX为基炸药的到爆轰距离(英文)

利用光纤探针/光电转换器/示波器技术和楔形炸药块方法,采取电炮驱动薄飞片冲击加载产生高压短脉冲激励的装置,测量了一种以TATB/HMX为基炸药的到爆轰距离,研究了到爆轰距离与初始冲击波压力幅值和脉宽的关系,给出了该炸药的POP曲线和表达式。实验结果有助于了解压力脉宽对钝感炸药的冲击起爆和爆轰成长的影响。对于短脉冲冲击加载,入射压力脉宽对炸药的到爆轰距离影响明显,相同实验条件下,压力脉宽越长,炸药的到爆轰距离越短;相同压力脉宽下,加载压力越高,炸药的到爆轰距离越短。

用电磁粒子速度计实验研究一种TATB基钝感炸药的冲击响应

针对一种新的TATB基钝感炸药(Tx),应用组合式电磁粒子速度计(EMV)测试技术,测量了炸药直接加载、增加有机玻璃隔板以及炸药驱动飞片3种加载状态下炸药内部的粒子速度历程和冲击波轨迹。根据测试结果,分析了不同加载压力下炸药的冲击响应过程。结果表明,炸药直接加载时,加载压力最高,Tx钝感炸药很快达到爆轰状态,到爆轰距离约为1.5mm;在增加有机玻璃隔板、加载压力为14.2GPa时,与直接加载时炸药粒子速度一致,Tx钝感炸药的到爆轰距离明显增加,约为5mm;在炸药驱动飞片、加载压力为9.5GPa时,Tx钝感炸药的粒子速度逐渐降低,存在一定钝化现象,到爆轰距离达到20mm以上。

TATB基PBX炸药的形稳性

以TATB为基的炸药配方普遍存在着环境变化时尺寸变化较为显著的问题。因此了解并解决TATB基PBX炸药在应用当中的形稳性问题就显得至关重要。为此，详细研究TATB基PBX药柱在热循环中的尺寸变化规律，分析了不同压药方法、黏结剂性质及TATB的粒径大小等因素对TATB基PBX炸药尺寸稳定性和线膨胀系数的影响规律。

TATB基PBX的快速烤燃实验与数值模拟

根据TATB基高聚物黏结炸药(TATB基PBX)异常环境安全性特点(例如导弹发射失败),采用固体推进剂作为燃料开展了带2 mm厚约束钢壳的TATB基PBX快速烤燃小尺寸实验,模拟推进剂燃烧时具有一定约束炸药的响应情况,并且利用实验得到的炸药表面热流通量作为边界条件,采用高阶有限元法对炸药样品升温过程进行了数值模拟。实验中测量了炸药表面温度随时间变化情况,利用温度数据和Duhamel叠加原理计算得到炸药表面平均热流通量在其点火前为19.17 kW.m-2,在此平均热流通量条件下,带2 mm厚约束钢壳的TATB基PBX点火反应时间为95 s。研究结果表明,固体推进剂燃烧会在短时间内引起TATB基PBX点火燃烧反应,但不会发生猛烈的爆燃或爆轰现象。

HMX基和TATB基PBX爆轰波的拐角性能

为了研究HMX基和TATB基高聚物粘结炸药(PBX)爆轰波的拐角性能,采用蘑菇(Mushroom)试验测试了HMX基炸药(含95%HMX的PBX-Ⅰ,含85%HMX和7%TATB的PBX-Ⅱ)和TATB基炸药(含95%TATB的PBX-Ⅲ)在起爆直径7mm和10mm条件下的出射角、熄爆角及延迟时间。结果表明,在起爆直径7mm的情况下,PBX-Ⅰ的出射角(75.5°)略大于PBX-Ⅱ的出射角(74.4°),PBX-Ⅰ和PBX-Ⅱ的熄爆角均为90°,都能够发展为类似球形,显示HMX基PBX均有较好的拐角性能。在起爆直径10mm的情况下,PBX-Ⅱ的出射角为78.6°,熄爆角为90°,PBX-Ⅲ的出射角为16.1°,熄爆角为60.4°。对于HMX基PBX,随着起爆直径的增大,出射角增大。在HMX基PBX中加入TATB,出射角减小。当HMX全部用TATB代替,出射角显著减小,三种炸药的拐角性能优劣顺序为:PBX-Ⅰ>PBX-Ⅱ>PBX-Ⅲ。

声共振混合造粒中溶剂使用量的优化

为了降低某TATB基声共振混合造粒工艺中的乙酸乙酯使用量,提出将粘合剂溶液浓度由6wt%提高至8wt%,以及采用粘结剂干粉替代部分粘结剂溶液的改进措施。研究了提高粘结剂浓度下的最优工艺条件以及该工艺条件下造型粉的均匀性及力学性能;同时,探讨了粘结剂干粉的加入比例对造型粉的影响。结果表明,上述优化措施不仅保证某TATB基的混合均匀性和力学性能与原工艺条件下的相当,而且降低了33%乙酸乙酯使用量,大幅提高了制造效率,减少对环境和人员的危害并节约成本。

模拟多层穿靶过程装药安全性评价方法

为了研究战斗部侵彻多层靶过程中装药结构的安全性,建立了模拟多层穿靶过程的装药安全性评价方法。以加速跌落平台为依托,设计了一种多次冲击加载试验装置,通过数值计算的方式校核了装置的冲击载荷,并对装置进行了结构优化,获得了实验室条件下应力幅值约为400MPa、脉冲间隔1ms、脉冲宽度0.5ms、脉冲次数为4次的多次冲击载荷加载实验装置。并针对某种TATB基高聚物黏结炸药,开展了多次撞击安全性试验,研究了多次冲击压缩载荷下装药的响应特性。结果表明,该装置数值计算和试验结果有较好的一致性;该装药在典型多次冲击载荷下(应力幅值约为400MPa、脉冲间隔1ms、脉冲次数为4次),表面发生裂纹破碎,但未发生点火反应。

亚毫米气隙和垫层对爆轰驱动飞片的影响规律

为了获取亚毫米气隙、垫层对三氨基三硝基苯(TATB)基炸药爆轰驱动飞片的影响规律,设计了亚毫米尺度气隙、垫层的精密爆轰实验,利用光子多普勒激光干涉测试技术获取了TATB基炸药在亚毫米气隙、垫层影响下的爆轰驱动飞片运动历程。实验结果表明,相较于飞片炸药紧贴状态,有亚毫米硅泡沫垫层时,飞片的起跳速度降低,最终速度反而有所提高(约20 m·s^(-1)、占比1%);而气隙对飞片运动的影响更大,最终速度提高更多(50 m·s^(-1)、2%)。同时开展了亚毫米气隙影响的数值模拟研究,结果表明,点起爆和线起爆的不同起爆方式对于飞片的运动速度历程有一定影响,但是在不同起爆方式下,气隙增大均有利于提高飞片的最终速度。亚毫米气隙对爆轰驱动飞片影响规律的理论分析结果显示,亚毫米气隙的引入使爆轰产物经过等熵膨胀后再与飞片相互作用,作用强度降低,系统熵增减小,驱动飞片的能量增加,造成了飞片最终速度的提高。不同气隙尺度下,主导机制的不同会带来对飞片运动速度历程影响规律的差别。