含铝炸药能量释放规律研究

发布时间：2020-05-22 09:47

【摘要】：本文围绕含铝炸药有限空间能量释放问题,通过理论分析、爆热试验和有限空间静爆等方法,对含铝炸药的能量释放参数以及有限空间内炸药爆轰性能进行研究。主要研究成果如下:通过理论分析和计算,在含铝炸药三个反应阶段上区分了四个含铝炸药能量释放参数,即爆轰热(Qd)、爆热(Qv)、后燃热(QA)、燃烧热(Qc),根据反应特性和反应阶段,区分了含铝炸药在不同条件下的能量释放问题。并且通过经验计算,获得了 CHNO类单质炸药和含铝炸药爆热的经验计算公式和影响因素。通过爆热系统,分析了 HMX/Al和RDX/Al/AP两体系中,铝粉含量、RDX/AP比值和气氛环境对含铝炸药爆热释放的影响;并对HMX/Al气态爆轰产物进行收集和定量分析。结果表明含铝量为10%～40%时,炸药爆热随含铝量升高而升高;当铝粉质量恒定为32%时,RDX/AP比值1.1左右较为适宜;气氛环境对含铝炸药能量释放影响显著,0.1 MPa空气环境比0.1 MPa氮气环境下爆热值提高了 20%。利用气相色谱和VLWR热力学程序对HMX/Al/WAX 85/10/5和HMX/Al/WAX 75/20/5爆轰参数和气态产物组成进行试验研究和理论分析,结果表明,试验铝粉反应度分别为94.9%和89%;当铝含量为10%～20%爆轰产物中氢气和一氧化碳随铝粉质量提高而提高;VLWR热力学程序通过假定反应区铝粉反应度为30%,计算得到含铝炸药爆速及爆压,但是由于含铝炸药非理想特性,约有60%铝粉在反应区后与爆轰产物发生反应放出热量,此部分能量可被爆热系统有效测量。结果表明铝粉在反应区内和反应区外都有参与爆轰反应。通过有限空间静爆试验及数值仿真,测定了 HMX/Al系列含铝炸药爆炸冲击波超压、冲量及铝粉二次反应速率方程。实验表明:铝含量在10%～30%时,主冲击波正压作用时间和冲量随铝粉含量升高而升高,超压峰值随铝含量升高而降低。采用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟,数值模拟结果与试验冲击波曲线峰值、冲量及衰减时间较为吻合,Miller模型中二次反应速率方程能较为合理地描述含铝炸药后燃特性。
【图文】：

历史曲线,压力时间曲线,炸药,铝粉

如何燃烧的，对于ＥＢＸ而言，，主要关注的是铝粉在无外界氧气环境下的燃烧情况，即逡逑铝粉在通过ＣＪ面后与爆轰产物直接作用；而在ＴＢＸ中，铝粉和空气中的氧气反应占了逡逑主导地位。学者一般将ＥＢＸ定义为增强贫氧炸药，将ＴＢＸ定义为温压炸药。图１．１可逡逑以看出这两种种炸药和理想炸药的超压历史曲线。逡逑＾逦＼邋Ｈ＞ｇｎ邋Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ邋（ＨＥ）逡逑、？逦Ｅｎｈａｎｃｅｏ邋Ｂｉａｓ）邋Ｅｘｐｔｏｓｎ＾邋（ＥＢＸ）逡逑＼邋Ｔｈｅｒｍｏｆｅａｎｃ邋Ｅｊ？ｐｉｏｓｒｖｅ邋（ＴＢＸ）逡逑＼邋．－？：，一、、？？？邋—邋？？逡逑——＾逡逑ｔｍｅ逡逑图１．邋１三种炸药的压力时间曲线［０］逡逑１逡逑

系统结构图,爆热,系统结构,含铝炸药

含铝炸药能量释放规律研宄逡逑４．含铝炸药爆热试验逡逑本章通过５０ｇ爆热系统和３００ｇ爆热系统对不同基底含铝炸药爆炸进行试验研宄，逡逑分析了铝粉含量、主体炸药氧化剂比例和气氛对含铝炸药爆热的影响。并在３００ｇ爆热逡逑系统上对爆轰气态产物进行收集分析，计算得到含铝炸药爆炸反应方程式及相关爆轰参逡逑数。逡逑４．１试验设计逡逑４．１．１邋３００ｇ爆热系统逡逑益．１．邋１．邋１爆热n,试仪系统组成逡逑爆热测试仪是表征炸药能量特性的重要设备，包含多个独立与非独立的部分，其中逡逑爆热试验装置、温度控制装置为核心部分，气体置换装置、质量测量装置、吊拉装置为逡逑辅助系统和机械系统，共同构成一套完整的爆热测试系统，具体结构见图４．１，逡逑
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ560.1

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