PTFE基含能药型罩射流反应与侵彻耦合机理研究

High efficiency damage is the critical technology of anti hard target weapon. This project will carry out the research on reaction characteristics of PTFE based energetic materials under explosive loading, coupling work mechanism of jet reaction and penetration for the requirements of design and application of high-performance shaped charge warhead. The contents include: (1) Experimental study on explosive shock of PTFE based energetic materials, the ignition delay time and the law of combustion propagation, the influence of material composition, ratio and particle size on the reaction characteristics of energetic materials. (2) Experimental study on influence of materials and stand-off on forming characteristics and dynamic reaction degree of the jet of energetic liner, characteristic parameters of energetic jet. (3) Study on response characteristics of energy release of energetic jet impact in confined space, energy release efficiency and the main factors of energetic jet reaction. (4) Rules of energetic jet penetration, association mechanism of impact-induced exothermic reaction and gas expansion, coupling mechanism of impact-induced energy release and penetration by kinetic energy on target damage, penetration damage model of energetic jet. This study will improve explosion impulse response theory of PTFE based energetic materials, and provide an important theoretical foundation for the design of energetic liner based shaped charge weapon.

成型装药高效毁伤机理是反坚固目标武器的核心问题，本项目针对高性能成型装药设计及应用要求，对PTFE基含能药型罩爆炸冲击反应特性、射流反应释能与动能侵彻耦合做功机理开展如下研究：(1)PTFE基含能材料在炸药爆炸冲击载荷下的反应机理研究，获得点火延迟时间及反应传播规律，研究材料成分、配比、颗粒度对含能材料反应特性的影响规律；(2)材料及炸高对含能药型罩射流成型特性及动态反应度影响规律研究，获得含能射流特征参数；(3)含能射流在密闭空间内冲击释能机制研究，获得含能射流反应释能效率及主控因素；(4) 含能射流侵彻毁伤机制研究。探索PTFE基含能材料在爆炸载荷下的反应启动与传播机制、含能射流高速冲击下的反应放热与膨胀做功的关联机制，揭示冲击反应释能做功与动能侵彻做功对目标毁伤的耦合机理，建立含能射流侵彻毁伤数学模型。本项目研究结果可为含能药型罩成型装药高效毁伤机理研究提供重要的科学依据。

PTFE基含能材料适时而又充分的释放化学能是含能射流实现大孔径侵彻，提高聚能战斗部毁伤威力的关键。本项目综合理论分析、数值仿真和爆炸与冲击加载试验等手段，对PTFE基含能射流反应与侵彻耦合问题进行研究。根据聚能战斗部应用需求，提出了PTFE基含能罩材料配方设计与制备工艺。开展了静态压缩、SHPB冲击加载试验，获得了材料成分、配比和粒度对其力学性能的影响规律，基于Johnson-Cook模型构建了材料的本构方程，通过DSC/TG方法测试了含能材料的热化学性能，揭示了材料配方及加热条件对PTFE基含能材料热化学反应的作用的影响规律。设计了含能材料爆炸冲击加载装置，结合SHPB冲击加载实验研究了材料在中等应变率和高应变率条件下的冲击反应特性，获得了中等应变率条件下材料反应点火延迟时间、反应持续时间及冲击反应阈值的变化规律，揭示了PTFE基含能材料冲击反应作用机理。.建立了PTFE基含能材料冲击反应特性计算模型和反应度表征试验测试系统，通过理论计算和基于锰铜压阻传感器的测试技术获得了爆炸冲击作用下材料配方、加载压力、致密度等因素对爆炸冲击反应特性的影响，基于数值仿真和X光摄影试验，获得了PTFE基含能材料组分、药型罩结构及作用条件对射流反应度的影响规律及作用机理。.设计了PTFE基含能射流能量采集专用试验测试装置，通过试验研究，得到了材料配方对含能射流释能特性的规律和作用机理。建立了含能射流反应释能计算模型，结合试验和理论计算得到了PTFE基含能射流释能效率。建立PTFE基含能射流侵彻与反应耦合效应计算模型，结合含能射流对铝靶的侵彻毁伤试验研究，得到了材料配方、药型罩结构及作用条件等因素对含能射流反应及侵彻耦合作用的影响规律。本项目研究成果可为PTFE基含能材料配方设计、材料制备和聚能战斗部应用提供重要理论基础和科学依据。