快速热作用下带壳含铝炸药热响应研究

To thermal response of aluminized explosives with metal shell at fast thermal effect，general study has not been developed at home and abroad.The thermal response of aluminized explosives with metal shell at fast thermal effect is composed of thermal ignition of explosives and succedent deflagration to detonation. On the base of fast thermal effect system(10s heating time,10cm diameter,1100℃ peak temperature,85℃/s～95℃/s temperature increasing rate), we will develop experimental research, numberical simulation and theoretical analysis about aluminized explosives. Experiment system and fiber technology about thermal response of aluminized explosives with metal shell at fast thermal effect will be developed.The model about thermal response of explosives with metal shell at fast thermal effect will be builded up.The research method about thermal response of explosives with metal shell will be obtained. The research conclusions can be used in protection of ammunition and large-scale damage effect experiment of ammunition at fast thermal effect.

快速热作用下带壳含铝炸药热响应，国内外还没有开展过系统的研究工作。快速热作用下带壳含铝炸药热响应包括热点火和随后的燃烧→爆燃→爆轰过程。本课题拟以自研制的快速加热系统（加热时长10s、范围10cm、峰值温度1100℃、温升速率85 ℃/s～95 ℃/s）为基础，建立快速热作用下带壳装药热点火和燃烧→爆燃→爆轰实验系统，解决光纤测试诊断技术，开展带壳含铝炸药热响应实验研究、数值模拟和理论分析。建立完整的快速热作用下带壳炸药热点火→燃烧→爆燃→爆轰过程模型，获得快速热作用下带壳含铝混合炸药热点火和随后剧烈化学反应过程的研究方法。研究结论可用于指导快速热作用下弹药防护和大型毁伤效应工程试验。

该项目以提高弹药的安全性、增强其抗定向能武器打击能力为背景，开展快速热作用下带壳含铝炸药热响应研究。.1. 采用三类光纤探针：准直透镜型、全通型石英光纤和全通型塑料光纤，开展了光纤探针应用于炸药化学反应阵面传播测试研究。能够较准确测定炸药爆轰速度，不确定度<5%。由光纤幅值历程，可以得出：爆轰波的宽度约1.5mm，时间历程约0.2μs；前沿冲击波宽度约为数十至一百多微米，时间历程约为10ns。另外，观察到“色温”，即黑体辐射现象。.2. 建立了快速热作用下带壳装药热点火模型。根据已有的快速热作用下带壳装药实验数据，将短时间内炸药温度的剧变作为热点火临界条件。分析了热点火后铸装炸药的状态，为爆燃或燃烧向爆轰的转变。给出了现有的铸装炸药燃烧转爆轰过程的三种数学模型。.建立了快速热作用下炸药热点火实验平台。包括四部分：1) 炸药热点火约束装置；2) 炸药；3) 快速加热装置；4) 温度测试系统。.开展了THL、ROTL和PBXN-109三种炸药在不同尺寸条件下的热点火实验，其热点火爆发温度和延滞时间随加热直径与炸药直径比值的降低而增大；熔铸型炸药相比塑性粘结炸药，爆发温度和延滞时间的增大更为明显。从热点火约束装置破坏的宏观状态看，化学反应剧烈程度依次为ROTL > THL > PBXN-109。.带壳装药热点火模型能够较准确的预估炸药热点火爆发温度和延滞时间，具有可行性。计算炸药热点火爆发温度，误差≤11%；计算热点火延滞时间，误差 < 15%。.3. 建立了快速热作用下带壳炸药DDT实验平台。包括五部分：1) 快速加热装置；2) 炸药；3) DDT管；4) 光纤测速系统；5) 压力测试系统。.开展了THL、ROTL和PBXN-109三种炸药在快速热作用下的DDT实验。采用光纤探针测定炸药化学反应阵面传播速度和轨迹；采用高压传感器测定阵面压力。结合管体碎片质量、实测化学反应阵面传播速度和压力、特征线三个方面的分析结果，确定在研究实验条件下铸装THL、ROTL炸药化学反应状态为爆燃，并且半定量的给出冲击形成距离。将实验结果与Adams和Pack模型、CJ燃烧模型的计算结果比较，初步认为：在可采用CJ燃烧模型半定量的预估冲击形成距离和燃烧波后压力，为实验设计提供依据。