温压武器的原理及其发展现状

温压武器亦称温压弹，指采用温压炸药的弹药。温压弹主要利用温度和压力效应产生杀伤效果，引爆后发生剧烈燃烧，大量辐射热量，产生高压冲击波，高热和冲击波无孔不入。这种独特的杀伤效应是传统弹药难以比拟的，特别适合于杀伤封闭空间内的敌人。温压武器的产生和发展对防护结构提出了新的要求。     

含铝温压炸药及其爆炸效能研究

主要阐述含铝温压炸药配方的基本组成及在不同环境条件下的能量释放效率、爆炸火球及冲击波的形成过程等。通过测试含铝温压炸药在氧气、空气和氩气环境中的燃烧热值,研究不同环境对其爆炸能量释放效率的影响及其使用范围;通过测试爆炸火球和冲击波的成长过程、火球温度和高温火球持续的时间分析含铝温压炸药爆炸机理和破坏效能。结果表明,以超细片状铝粉为主要原料的含铝温压炸药在有氧环境中爆炸的能量释放效率和能量释放速率均较高,其有效破坏效能为较强的爆炸冲击波和持续的高温火球,大大延展温压炸药的综合破坏效能。     

炸药水中爆炸气泡脉动冲量试验研究

根据炸药水中爆炸气泡脉动的特点,建立了一套测量气泡脉动过程的试验装置。利用硅压阻压力传感器测量压力变化过程,通过得到气泡脉动的压力—时间曲线,计算获得气泡脉动冲量;并采用100 g的Pentolite球形药球对测量结果进行了验证。结果表明,采用该试验装置得到的压力变化曲线的基线平滑稳定,基本无漂移,且试验重复性好,能够满足准确测量炸药水中爆炸气泡脉动冲量的要求。通过该试验研究能够为水中炸药配方设计以及水面舰艇的防护设计提供依据。     

非理想炸药爆炸产物温度的光谱法测试

根据原子光谱学理论,利用原子发射光谱双谱线测温系统对含铝乳胶炸药的爆炸产物温度进行了实时测量,获得了爆炸产物瞬态温度-时间分布曲线,分析了不同配比炸药造成爆炸产物温度出现差异的原因.测试结果表明:非理想炸药的爆炸产物温度与炸药组成密切相关,随爆炸发展有一个递增的过程,且爆炸反应持续时间比理想炸药长.     

不同装药的水下爆炸冲击波特性研究

通过对复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝和TNT等4种炸药在无限水域中的水下爆炸试验和测试,分析了4种炸药水下爆炸时的冲击波峰值压力、时间衰减常数和冲击波冲量等特性参数,评估了4种炸药的水下爆炸冲击波性能.结果表明：4种装药的冲击波峰值压力从高到低分别是热塑梯黑铝、熔梯黑铝、TNT、复合PBX;时间衰减参数从高到低分别是复合PBX、热塑梯黑铝、熔梯黑铝、TNT;冲击波冲量从高到低分别是复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝、TNT.因而,综合各参数评估,认为复合PBX是几种炸药中性能最好的,熔梯黑铝和热塑梯黑铝比较接近,TNT则最差.     

冲击波引起瓦斯爆炸的动力学特性仿真研究

在实验室条件下进行管道内冲击波瓦斯爆炸过程模拟试验,通过模型仿真及分析,研究冲击波引起瓦斯爆炸的动力学特性。结果表明,冲击波速度和压力均经历了一个相似的变化过程,相同的瓦斯浓度范围,燃烧引起爆炸后的有关数据变化较冲击波引起爆炸后的数据变化小;管道长径比的增大,增大了冲击波的传播速度和瓦斯积聚区的压力、速度及温度值,使瓦斯积聚区的反应强度更高,更易于演变成爆炸;初始面上的变化,温度升高与燃烧速率为互长互消的关系,冲击波压力与燃烧速率为激励效应的关系;初始面之后的变化,瓦斯爆炸波传播呈渐强趋势。     

接触爆炸和近距离爆炸比冲量数值仿真研究

对于接触爆炸和近距离爆炸的情况,炸药形状、起爆点位置和产物喷射均会造成载荷空间分布复杂,给理论分析和工程应用带来困难。分别采用流固耦合方法和PBM方法对Nansteel近距离爆炸子弹抛掷实验进行数值仿真,结果表明PBM模型仿真结果和实验结果吻合较好,而流固耦合模型仿真结果仅为实验值的70%左右.对于高度为3～10 cm的等长径比TNT药柱接触爆炸仿真结果表明,中心点比冲量随药柱高度线性变化.对640 g和1 250 g等长径比TNT药柱仿真结果表明,爆心距的变化主要影响靶板中心点6 cm半径内的比冲量,基于量纲分析推导出了比冲量的经验公式.      

炸药在密闭空间中爆炸超压测试与分析

摘 要：为了研究炸药在密闭空间中爆炸超压特性,将TNT作为典型炸药,在容积为500L的密闭爆炸罐中进行空中爆炸试验,测量了爆炸罐内超压随时间的变化曲线,提出了准静压形成时间的概念。结果表明,密闭空间中的超压是由冲击波超压和准静压组成,试验药量增大,冲击波峰值超压和准静压增大,准静压形成时间减小;传感器位于管道中将无法测量冲击波峰值超压,但是能够准确地测量准静压;环境中的氧气量增大,准静压增大,说明爆轰产物发生了后燃烧,提高环境中的氧气含量能够提高爆轰产物反应率。     

有氧化剂(AP)含铝炸药水中爆炸数值模拟

为了实现含有氧化剂AP的含铝炸药(下称PBX—3炸药)的水中爆炸参数的预估,利用Φ50 mm圆筒试验确定了PBX—3炸药爆轰产物JWL状态方程参数;并在此基础上开展了PBX—3炸药水中爆炸数值模拟,计算得到了冲击波峰值压力、比冲击波能和气泡脉动周期,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明,基于圆筒试验确定的爆轰产物JWL状态方程参数,可以准确计算有氧化剂含铝炸药的水中爆炸参数,对于该类炸药的能量评估有一定参考价值。     

地面反射压测量组件动态响应影响因素分析

为了研究爆炸场地面反射压测量的影响因素,使用模态分析理论建立了地面反射压测量组件的频域响应模型,计算出了传感器安装谐振频率与结构及安装参数的关系;通过激波管校准实验得出了不同力矩安装条件地面反射压测量组件的幅频特性;分别在TNT/温压炸药爆炸场中对比试验了有无隔振结构测压组件的测量结果。结果表明,安装力矩越大,常用地面反射压结构工作带宽越宽;爆炸场振动对地面反射压测量影响非常大,要采取有效隔振措施。     

注空气管内原油蒸气爆炸过程数值分析

 在注空气采油生产过程中,必须高度重视可燃油蒸气的爆炸问题。本文借助AutoReaGas气体爆炸模拟软件对注空气管内原油蒸气在高压状态(30MPa)不同初始温度下发生爆炸的过程进行了数值模拟。结果表明,爆炸产生的超压可达450MPa,温度可达2400K,会对油管和井口采气树等设施造成严重破坏;管内爆炸超压值与初始温度关系密切,在爆炸冲击波与反射波未叠加前,初始温度升高会导致爆炸超压的下降,在叠加区域内爆炸初始温度升高会导致爆炸超压的明显升高,750m远处压力基本不再变化;初始温度对爆炸温度影响甚微,初始压力为30MPa时,无论初始温度多大管内温度在距井口600m以后都恢复到初始温度。分析可知,爆炸只会造成充气区域及其附近管段内压力和温度急剧升高,对远场作用不明显。     

几种炸药水下爆炸能量损失特性分析

针对炸药水中爆炸能量损失特性,通过水下爆炸试验,测定了TNT,RS211,RBUL,GUHL,RS3-4等水下爆炸时的超压、冲击波能、气泡能等冲击波性能参数. 对试验结果进行相似分析,得到了超压以及冲击波能的衰减规律,同时分析了装药的水下爆炸的能量输出结构及其能量损失特性. 结果表明,RS211和RS3-4具有较高冲击波超压峰值,而RBUL、GUHL衰减较为缓慢,RBUL、GUHL水下爆炸能量可到达约1.8倍TNT当量. 5 kg炸药水下爆炸时,在0～3 m处,总能量损失Δe_d呈现抛物线形式的增长;在3 m之后呈现线性增长;5 m之后为理想冲击波状态.      

无线传感网络在瞬态温度测试中的应用

针对爆轰过程中火球温度高、变化快,测试条件恶劣的情况,运用无线传感网络技术和存储测试技术,设计了一种基于ZigBee的瞬态温度存储测试系统。在1.5 kg温压炸药测试试验中该系统可靠地捕获了全部有效数据,采用Q准则评价了爆轰过程中炸药的热辐射毁伤效应。     

防爆舱设计及抗爆炸冲击波超压试验研究

为了满足某驾驶操作舱对爆炸冲击波的防护,设计了防爆舱结构,选用了多种防护材料,数值计算了爆炸参数和结构强度,完成了防爆舱在距离爆炸点9 m处12 kg三硝基甲苯(trinitrotoluene, TNT)裸装药的爆炸试验,重点测试了防爆驾驶舱内外的声压、内部噪声及操作人员座椅处的3个方向的振动加速度曲线。结果表明:舱内脉冲噪声峰值最大为135.1 dB;压力峰值为882.5 Pa,持续时间约为1 472 ms;座椅处3个方向的振动加速度最大为15.41g,持续时间为0.23 s;均在相关标准安全限制内,满足对等效重量为12 kg TNT及以下爆炸物在9 m处的爆炸冲击波的有效防护,验证了该防爆舱的可靠和安全。     

条形装药接触爆炸对金属靶板作用的断裂效应

研究条状爆炸载荷局部作用于金属矩形板的断裂效应 .基于矩形板在局部爆炸脉冲载荷作用下的塑性动力响应 ,提出了断裂临界判据 ,得到了靶板达到临界断裂点时所需的冲量准则 ,并对照条形装药不同位置处的冲量计算式 ,计算出靶板达到不同断裂毁伤等级时所需装药量 ,实验验证结果与理论计算结果吻合较好 .用该结果可对金属靶板的爆炸断裂效应研究或抗爆分析及工程实际运用结果进行有效预测     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.      

水下爆炸能量耗散特性分析研究

基于特征线理论得到了水中冲击波的近似传播规律,提出了炸药水下爆炸冲击波传播过程中的熵变及能量耗散特性的近似评估方法.使用该评估方法,对TNT和RS211两种炸药水下爆炸近场冲击波传播过程中的能量耗散进行了计算.研究表明,水下爆炸近场的冲击波超压峰值迅速衰减,熵增与能量损失主要发生在水下爆炸近场的10倍装药半径范围内.对于TNT和RS211两种炸药,20倍装药半径处水中冲击波的能量耗散分别约为水下爆炸总能量的34%和32%,与水下爆炸试验结果基本一致.     

含铝炸药水下爆炸特性研究

对1kg柱形某含铝炸药进行了水下5m的水池爆炸实验,并基于AUTODYN软件模拟了含铝炸药水下爆炸冲击波与气泡脉动规律,研究了非理想爆轰对冲击波与气泡特性的影响.模拟研究表明,Miller能量释放模型能够准确地反映含铝炸药的非理想爆轰过程,可准确模拟出冲击波后期压力值、气泡二次压力以及气泡的周期与半径,计算值与实验值具有较好的一致性.以此为基础研究了装药参数及起爆方式对近场冲击波压力峰值的影响,有限元模型、方法以及计算结果对相关研究和计算具有一定的参考价值.