含能固体材料激光点火性能的初步分析

该文建立了含能固体材料激光点火一维数学模型及其数值计算方法,对影响激光点火性能的各个因素进行了初步的分析,得出了一些有益的结论,这将为含能固体材料激光点火性能的试验研究提供补充和指导。     

含能材料等离子体点火过程的数值模拟

建立含能材料在等离子体作用下的强瞬态热传导模型，对Dufort-Frankel差分格式进行了修正，使得时间和空间都是二阶精度，并对含能材料等离子体点火过程进行数值模拟。结果表明，(1)含能材料药粒直径变化对等离子体点火性能有较大的影响，小药粒条件下，点火延迟时间会明显缩短。(2)等离子体温度的增加会使含能材料的点火时间缩短。(3)热辐射的吸收会使在同一时刻有更多的质点感受到热扰动的存在。     

基于含能配合物的组成与性能分析

含能材料是可释放大量能量的材料,主要包括火药、炸药、推进剂(固体推进剂和高能推进剂)、发射药及点火药等。目前,常用的含能材料分子中含有生成焓为正或接近于正的C-N02和N-N02等含能基团。然而,这些含能基团的存在使其能量特性与安     

钝感火工品中新技术、新含能材料研究进展

现代战争对弹药的安全性、防爆能力、抗打击能力的要求很高,火工品是弹药的引传爆装置,是武器装备的功能首发元件,敏感度很高,在恶劣的作战环境中,为提高作战人员和作战武器的安全性,钝感火工品的研究成为各国研究的热点。随着光学,电磁学领域的科学研究的不断进步,新技术在钝感火工品的研究中也有广泛的应用。新含能材料在弹药安全性与可靠性的研究中有着巨大的优势。本文通过对钝感火工品相关的激光点火,爆炸逻辑网络与冲击片雷管等技术进行综述,探讨新技术的发展及新含能材料的发展前景与发展方向。     

紫外激光辐照RDX含能材料烧蚀特性研究

为了探究含能材料在紫外激光辐照下的烧蚀特点及规律，采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及微粒计数器等表征手段，分别对不同质量、不同厚度的黑索今(research department explosive, RDX)含能材料在紫外激光(波长为355 nm)辐照下的烧蚀尺寸、烧蚀形貌以及冲击波引起的材料喷溅等特性进行表征与统计。研究结果表明，随着入射激光能量密度的不断增大，含能材料的横向烧蚀面积和纵向烧蚀深度均先增大后减小，且最终烧蚀面积保持在光斑面积大小，烧蚀深度保持在60 μm左右;对于激光烧蚀诱导的含能材料微粒喷溅，中尺寸的微粒数量呈现先增多后减少的趋势，而大尺寸的微粒数量却一直减少。与大光斑激光辐照相比较，在相同能量密度下，小光斑辐照时的横向烧蚀面积更小，烧蚀致微粒喷溅的作用更强。     

CL-20/GO纳米复合含能材料的制备与性能研究

以多层氧化石墨烯为原料,高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为填料,采用超声吸入法制备了CL-20/GO的纳米复合含能材料。利用TEM、DSC-TG、XRD对制备的样品进行了表征;并对制备的样品进行了光点火实验。结果表明:采用实验方法制备出了CL-20/GO纳米复合含能材料,证实了GO片层内部和片层上的负载物质为CL-20晶粒,负载部位在GO的片层内和片层上,呈晶粒状,清晰可见,分布较分散,无团聚,粒子大小主要集中在10~20 nm范围内,个别粒子尺寸较大,约40 nm;CL-20/GO纳米复合含能材料的起始分解温度、分解峰值温度较纯CL-20均有所提前;CL-20/SMWNTs光敏感性强,50 W的激光能量就可以将其点燃。     

钝感火工品中新技术、新含能材料研究进展

 火工品的敏感度及抗干扰能力是影响弹药安全性的重要因素.因此,大力发展钝感火工品,对提高弹药安全性有重要意义.本文对钝感火工品领域的激光点火、爆炸逻辑网络和冲击片雷管等前沿技术进行了综述,介绍了其结构原理、发展历程和国内外最新的研究成果,同时通过对国内外技术水平进行比较,总结了中国与国外技术的差距及技术瓶颈,展望了上述技术未来的发展趋势.另外,对国外最新研制成功的LLM-105、DAAzF、FOX-7、TNAZ等新含能材料进行了综述,介绍了这几种含能材料在安全性和能量水平等方面的巨大优势,并对其在钝感火工品中的应用前景进行展望.最后,总结了中国在钝感火工品研究中存在的不足,并对中国应走的研究路线提出了几点建议.     

活性材料冲击压缩及反应行为模拟方法研究进展

近年来，以含能结构材料、含能非晶合金、含能高熵合金等为代表的活性材料受到广泛关注.由于兼具结构强度特性和冲击反应释能特性，活性材料在高效毁伤和防护领域有十分重要的应用前景.其中，活性材料的冲击压缩响应行为及反应释能特性是该类材料设计和应用中关注的重点，研究人员在考虑其冲击反应行为的数值模拟方法上开展了大量的研究工作.本文基于活性材料宏观反应行为受微/细观结构特性控制的特点，从不同时空尺度对活性材料的冲击压缩及反应行为数值模拟方法的研究现状进行了综述，系统梳理了分子动力学模拟、冲击压缩特性细观模拟、冲击反应行为跨尺度模拟、冲击压缩及反应行为宏观尺度模拟方法等4个方面的研究进展.总结认为，活性材料的冲击压缩动力学响应特性数值模拟及冲击反应特性宏-细观尺度关联机制的研究已取得了较大进展，考虑反应弛豫时间和非自持反应特性的点火模型在宏观尺度数值模拟中得到发展与应用.但是，目前数值模拟中关于反应诱发后活性材料动力学行为的描述主要基于火/炸药等典型含能材料的本构模型，仅能实现对活性材料冲击反应行为的表观呈现，而对活性毁伤元作用过程关键参数的精确预测仍存在一定差距.因此，建立准确描述活性材料撞击点火...     

激光惯性约束核聚变历程回眸

惯性约束核聚变是获取聚变能的一种可能途径,随着更大型激光驱动器的建成,正在探索点火点附近的各种物理过程和实现点火的方式,以期未来可以实现真正的聚变点火,同时大型激光驱动器也推动了高能密度物理研究的发展,实验结果表明,当前惯性约束核聚变研究正处于困难和机遇共存的阶段,本文对惯性约束核聚变以及大型激光驱动器的发展历程进行回顾,并对实验的结果进行简单综述。     

炸药摩擦点火评价实验数值模拟

为研究炸药块摩擦点火机理,采用LS-DYNA软件和ALE算法,并嵌入含热分解放热反应的热弹塑性材料模型,对PBX-C03和PBX-C04炸药摩擦点火评价实验进行数值模拟,得到了不同压力、滑动速度和摩擦系数下PBX-C03炸药点火的临界曲线.研究结果表明,含有热分解放热反应的热弹塑性材料模型可作为炸药摩擦点火反应的计算模型,加载压力接近或大于炸药屈服应力时,提高滑动速度和摩擦系数都易使炸药发生点火反应.     

基于超级电容的B/KNO3激光点火数值模拟

为了研究B/KNO₃（硼/硝酸钾）药剂基于超级电容驱动的激光点火规律,建立了从超级电容驱动激光二极管到激光辐照加热药剂全过程的激光点火时域模型,分析了放电电压和超级电容容值及等效电阻对激光点火延时的影响,基本揭示了基于超级电容的B/KNO₃激光点火特性和规律.仿真结果表明,随超级电容放电电压、容值的增加及超级电容等效电阻的减小,激光输出功率与能量均显著增加,激光点火延迟时间缩短,点火能量显著下降.仿真结果可为基于超级电容的激光快速点火设计提供依据及技术支撑.     

膛内高温燃气对底排药剂点火过程影响的数值分析

为研究底排药剂在火炮内弹道过程中的点火特性,根据膛内火药燃气高温高压的特点及底排药剂加热点火的主要热交换方式,建立了点火过程的物理模型。基于含能材料固相点火理论模型,仅考虑热对流和热辐射换热的边界条件,构建了点火过程的数学模型。弹底环境通过联立求解内弹道模型和膛内气体状态方程来确定。针对某155 mm火炮及所装备的底排弹,计算分析了底排药剂的点火过程及影响因素。数值计算结果表明:膛内弹底燃气温度随时间变化逐渐减小;着火点位于距底排药柱内表面约120μm厚的薄层内;点火延迟时间约为1.672 ms;点火延迟时间随火药燃气速度和辐射热通量的增大分别近似呈三阶多项式递减关系。     

脉冲激光照射下生物质材料的传热特性

采用快速瞬态温度检测系统测定高能脉冲激光作用下生物质材料的温度动态变化,研究生物质材料瞬态传热特性以及激光脉冲宽度、功率密度、材料厚度与初始含湿量对温度变化规律的影响.根据实验现象,尝试提出脉冲激光作用下生物质材料传热的数学模型,数值模拟分析表明,计算与实验结果基本吻合,能较好地反应脉冲激光作用下生物质材料的传热特性,为进一步深入研究和理论分析积累了有价值的实验资料,提供了可供参考的经验.     

一点燃无害烧烤炭块

传统的烧烤、火锅用易燃炭球(或块),需要从其下部用纸张、木材或其他易燃材料将其引燃,引燃过程中冒出的烟气含有毒有害物质,既污染环境,又浪费能源。为此,近年来研制了一种上点火易燃炭块,引燃过程中能将烟气中的有害物质如CO及有机挥发物等充分燃烧,不仅能减少大气污染,而且能充分利用能源。但目前国内外此类产品主要有以下不足:(1)点火     

基于GO法的激光点火系统可靠性建模与分析

为了提高和评价激光火工系统可靠性,本文采用GO法建立了激光点火系统可靠性模型,并进行可靠性定性分析和定量计算.首先,通过元器件应力法预计激光点火系统各个组成模块的可靠性参数,然后通过GO法定性分析得到该激光点火系统的最小割集,并采用GO法定量分析计算系统非工作状态贮存5 y、工作状态工作时间1 h任务剖面下系统作用可靠度.通过与故障树定性分析结果、蒙特卡洛仿真分析结果对比,验证了采用GO法对激光点火系统进行可靠性分析的正确性与合理性.     

一种单光路激光点火系统通路分析方法

研究了激光点火系统通路分析方法,首先给出了单光路激光点火系统光路传输模型,接下来提出了一种光通路分析方法,分别分析了光路连接器数目对光路插入损耗和回波损耗的影响,并给出了不同光路连接器对应的光通路判据和激光火工品正常工作判据,提高了分析方法的适应性和准确性.试验证明,所提出的单光路激光点火系统分析方法的正确性,为箭载控制计算机软件提供设计依据.     

二硝基茴香醚的可视化烤燃试验

为更深入地了解熔铸炸药在慢速烤燃过程的反应现象,以可视化烤燃装置开展了二硝基茴香醚(DNAN)的慢速烤燃试验。试验观察到DNAN的烤燃过程主要经历4个阶段,分别为固液相变阶段、慢速分解阶段、气体快速溢出和药液喷发及点火阶段。测试和计算了DNAN在270℃下的点火延滞期,结果表明空气对流解热方式会延长点火延滞期。相比于DSC测试方法,本试验方法可以避免因样本量少而导致的结果失真,同时能够获得更多的热分解反应的细节信息,对于研究含能材料的热分解及热爆炸过程具有重要意义。     

光路失效分析的检测方法研究

为提高激光点火的可靠性,检测光路中存在光纤的弯曲、端面污染、划痕或烧蚀等失效因素造成的损耗,经过双向色膜和双光纤探测器的结构设计,建立了一套双光纤、双光源的自检系统,使检测光的接收率达到6%以上.实验结果表明,获得的光纤损耗在650nm检测光和808nm发火光下损耗半经验公式,从检测光路损耗能推导出发火光路损耗,解决了激光点火技术在工程实际应用中自检测难题.     

利用超强激光脉冲与平板等离子体相互作用产生超热电子

随着超强脉冲激光技术的不断发鼹,利用超强激光脉冲与平板等离子体相互作用产生超热电子的研究,在激光惯性约束中的“快点火”,医学中的射线治疗和台式激光加速器等领域广泛应用．木文用二维粒子模拟方法研究了超强短波脉冲激光与平扳等离子体薄靶相互作用中产生的超热电子．以研究结果表明,在平板等离子体薄靶后表面所产生的超热电子,角分布较小,定向性好,能获得很高的能量。     

用脉冲激光法引爆并测定粉尘云最小点火能量

报道了用脉冲激光引爆并测定粉尘云最小点火能量的方法。分别测定了Ca-Si,Ti和Mg粉尘云的最小点火能量,Ca-Si≤70 mJ;Ti≤7 mJ;Mg≤30 mJ。它们均低于过去所发表的结果。此法的优点是:没有火花放电那样的冲击;点火建立之前粉尘云的浓度不会改变,点燃粉尘云时的能量损失很小;用于点火的激光能量可以精确的测定。