粘结体系对炸药水下爆炸能量输出结构影响研究

发布时间：2021-11-01 02:05

　　本文主要以水中兵器战斗部用PBX炸药为背景,研究PBX炸药中粘结体系对炸药水下爆炸能量释放的影响规律。粘结体系作为炸药中重要的组成部分,对炸药装药工艺性能、力学性能、安全性能以及能量特性都有很大的影响。针对当前应用较为广泛的HTPB粘结体系能量不足的缺点,选择两种不同类型的含能粘结体系和HTPB粘结体系展开理论和试验研究。主要研究内容如下:首先对PBX炸药水下爆炸能量特性展开研究,论述了炸药水下爆炸冲击波传播规律及气泡脉动过程,同时在前人关于水下爆炸能量计算的基础上,优化炸药水中爆炸能量输出结构计算方法,并提高经验公式的计算精度,简化计算过程。然后对比研究不同组成结构的PBX炸药的能量及分解过程,确定PBX炸药配方组成结构。三种粘结体系炸药按照一定设计准则进行配方含量比例的优化:通过对PBX炸药药浆粘度和成型后药柱硬度进行测试,确定各粘结体系的含量;以作功能力为目标函数,对不同固含量比例的炸药进行爆轰参数计算,通过作功能力最大值确定铝粉含量;结合水中兵器战斗部装药的特点,在合适的爆速和爆压范围内,确定RDX的含量,进而确定各PBX炸药的配方。对三种炸药进行水下爆炸试验,对比分析各粘结体... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

冲击波压力随时间变化的各阶段示意图

产物形成高温、高压的气泡，气泡在重力、静水压力以及、射流并产生脉动压力。气泡脉动本质上是炸药爆炸后爆[44]。炸药在水下爆炸时，爆炸瞬间产生冲击波对周围的水介质接着爆轰反应生成的高温高压的气态爆轰产物。爆轰产物内爆轰产物的高压驱使周围流体以小于声速的速度向外扩宏观上以一定的速度膨胀，当气泡内外压力相等时气泡的性的作用，气泡会过度膨胀，同时气泡内部产生负压，气停止，周围水介质的势能达到最大。而后气泡内的负压促直到气泡内的压力将该过程逆转，如此反复即形成了气泡中，由于爆轰产物的膨胀，对周围水介质的加压排开，气时气泡几乎静止不动，收缩过程中上浮较快。图 2.2 为水。

图 3.1 不同氧化剂含量的能量与铝氧比的关系对比图从图 3.1（a）和（b）曲线中可以看到，不同氧化剂体系种类炸药的能量随铝氧比的增大呈现先增大后减小的趋势，冲击波能在 Al/O=0.3～0.45 左右时达到最大值，爆炸总能量在 Al/O=0.7～1.0 左右时达到最大值。其中 PETN/Al 类炸药冲击波能 TNT当量可达到 1.7 倍 TNT 当量，总能量达到 2.0 倍 TNT 当量；RDX/Al 类炸药冲击波能能达到 1.6 倍左右，总能量也达到 1.9 倍 TNT 当量左右。虽然硝酸酯类炸药较硝胺类炸药能获得更大的能量，但硝酸酯类炸药的感度偏高，对炸药的安全性影响较大，本文炸药配方组成中不考虑硝酸酯类氧化剂。另外从上图中可见，RDX/AP/Al 氧化体系的炸药冲击波能达到了 2.0 倍 TNT 当量，总能量甚至达到了 2.6 倍 TNT 当量。表明硝胺类炸药+AP 氧化体系的氧化能力最强。为了进一步了解氧化体系对炸药爆轰过程的影响规律，研究 AP 的使用对炸药能量的影响。通过 DSC 热分析对比炸药组成中有无 AP 对 PBX 炸药热分解特性的影响，试验结果如图 3.2 所示。


本文编号：3469311