局部爆炸含能橡胶起爆与爆轰机理研究

As one of the best protective method against shaped charges, Explosive Reactive Armor is widely used to protect the armor vehicle,and become one famous fields for researchers. The explosive sandwiched in the armor has good performance such as safety and detonation stability.Preliminary studies indicated that the explosive has the characteristics of a local explosion,highly output energy shooting,anti-burning and oxygen cutting security, but the over-pressure after detonation is very high for the inner and outer vehicle,which has great additional damage.It is aimed at the safety standard of over-pressure in the light vehicle, the locally detonated energetic rubber sheet sandwiched in the steel plates will be studied, which will be used for the reactive armor in the future.By the method of experiment, theoretic analysis, numerical calculation and simulation, the key effect factors on the detonated stability and prorogation will be studied of the new rubber sheet, and initiated and detonation characteristics will be explored under shaped charge jet and long rod penetrator impact. The theoretic and technical problem of the out-put energy and safety performance will be also studied, which has great importance on its application.

反应装甲对聚能动能毁伤弹药的防护举世瞩目，是目前世界各国竞相发展的新技术，其中最核心的技术是采用新型炸药。一般反应装甲所采用的炸药安全性、传爆稳定性均比较好，初步研究表明：反应装甲用药输出的能量较高、枪击、火烧、氧气切割时不爆炸，安全性好，但对被防护结构物内部外部附加损伤都比较大。本研究针对轻型战车内部超压的安全标准，探索研究局部爆炸含能橡胶，在“三明治”结构状态下，研究能够满足局部爆炸反应装甲的炸药。将采用理论与实际相结合的方法， 进一步研究微观结构与宏观物理特性的关系，用实验研究、理论分析、数值计算、模拟仿真等方法深入研究局部爆炸含能橡胶决定爆轰稳定与否传播的主要因素，研究局部爆炸含能橡胶在射流与长杆冲击起爆的特性、爆炸性能及其爆轰机理。深入研究提高输出能量与安全性能的理论和技术问题，为局部爆炸含能橡胶材料的推广应用奠定理论和技术基础。

本文着重针对应用目标，在分析研究经典爆轰理论的基础上，采用分子动力学方法，从分子水平上对Polysoprent的加入对黑索金的结合能和局部爆炸含能材料力学性能进行了仿真模拟与分析研究；采用了LS-DYNA软件，建立了局部爆炸含能橡胶材料微米粒子起爆、传爆、爆轰的仿真模型并进行仿真计算，分析研究了爆轰增减和局部爆炸的理论研究；设计制备了局部爆炸含能橡胶材料实验样品并对物理、化学、爆炸特性、安全性和参数进行了测定与表征；对于该材料关键爆轰参数，使用EXPLO5进行了计算；使用扫描电镜，对样品中粒度、空间位置尺寸和形貌进行了观测，结合实验数据，分析了粒度、空间位置尺寸和形貌与能量转化之间的关系；射流在击中无约束的板药时，产生局部爆轰的面积很小，使用薄钢板包覆后，药板在着弹点附近局部爆炸面积较大；建立从射流引爆到非稳爆轰再到熄灭的能量方程，重点考虑绝热的形成与稀疏波的影响；建立局部爆炸——在强起爆点周围化学反应形成的弱爆轰或非稳定爆轰，爆轰能量守恒方程即雨贡纽方程可描述该局部爆轰波阵面的能量转化；一般局部爆炸含能橡胶材料中单质黑索金、奥克托金的含量＜50%时，需要根据含能橡胶材料的厚度（直径）确定临界起爆判据；用装有样品的“三明治”结构反应装甲进行了防轻型反装甲破甲弹性能实验，结果表明，单层装药破甲弹穿深下降30%以上，本课题研究可为轻型反应装甲的设计研究奠定理论和技术基础。