【摘要】：本文圍繞含鋁炸藥有限空間能量釋放問題,通過理論分析、爆熱試驗(yàn)和有限空間靜爆等方法,對含鋁炸藥的能量釋放參數(shù)以及有限空間內(nèi)炸藥爆轟性能進(jìn)行研究。主要研究成果如下:通過理論分析和計(jì)算,在含鋁炸藥三個反應(yīng)階段上區(qū)分了四個含鋁炸藥能量釋放參數(shù),即爆轟熱(Qd)、爆熱(Qv)、后燃熱(QA)、燃燒熱(Qc),根據(jù)反應(yīng)特性和反應(yīng)階段,區(qū)分了含鋁炸藥在不同條件下的能量釋放問題。并且通過經(jīng)驗(yàn)計(jì)算,獲得了 CHNO類單質(zhì)炸藥和含鋁炸藥爆熱的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式和影響因素。通過爆熱系統(tǒng),分析了 HMX/Al和RDX/Al/AP兩體系中,鋁粉含量、RDX/AP比值和氣氛環(huán)境對含鋁炸藥爆熱釋放的影響;并對HMX/Al氣態(tài)爆轟產(chǎn)物進(jìn)行收集和定量分析。結(jié)果表明含鋁量為10%～40%時,炸藥爆熱隨含鋁量升高而升高;當(dāng)鋁粉質(zhì)量恒定為32%時,RDX/AP比值1.1左右較為適宜;氣氛環(huán)境對含鋁炸藥能量釋放影響顯著,0.1 MPa空氣環(huán)境比0.1 MPa氮?dú)猸h(huán)境下爆熱值提高了 20%。利用氣相色譜和VLWR熱力學(xué)程序?qū)MX/Al/WAX 85/10/5和HMX/Al/WAX 75/20/5爆轟參數(shù)和氣態(tài)產(chǎn)物組成進(jìn)行試驗(yàn)研究和理論分析,結(jié)果表明,試驗(yàn)鋁粉反應(yīng)度分別為94.9%和89%;當(dāng)鋁含量為10%～20%爆轟產(chǎn)物中氫氣和一氧化碳隨鋁粉質(zhì)量提高而提高;VLWR熱力學(xué)程序通過假定反應(yīng)區(qū)鋁粉反應(yīng)度為30%,計(jì)算得到含鋁炸藥爆速及爆壓,但是由于含鋁炸藥非理想特性,約有60%鋁粉在反應(yīng)區(qū)后與爆轟產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)放出熱量,此部分能量可被爆熱系統(tǒng)有效測量。結(jié)果表明鋁粉在反應(yīng)區(qū)內(nèi)和反應(yīng)區(qū)外都有參與爆轟反應(yīng)。通過有限空間靜爆試驗(yàn)及數(shù)值仿真,測定了 HMX/Al系列含鋁炸藥爆炸沖擊波超壓、沖量及鋁粉二次反應(yīng)速率方程。實(shí)驗(yàn)表明:鋁含量在10%～30%時,主沖擊波正壓作用時間和沖量隨鋁粉含量升高而升高,超壓峰值隨鋁含量升高而降低。采用AUTODYN軟件對該過程進(jìn)行數(shù)值模擬,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)沖擊波曲線峰值、沖量及衰減時間較為吻合,Miller模型中二次反應(yīng)速率方程能較為合理地描述含鋁炸藥后燃特性。
【圖文】：

如何燃燒的，對于ＥＢＸ而言，，主要關(guān)注的是鋁粉在無外界氧氣環(huán)境下的燃燒情況，即逡逑鋁粉在通過ＣＪ面后與爆轟產(chǎn)物直接作用；而在ＴＢＸ中，鋁粉和空氣中的氧氣反應(yīng)占了逡逑主導(dǎo)地位。學(xué)者一般將ＥＢＸ定義為增強(qiáng)貧氧炸藥，將ＴＢＸ定義為溫壓炸藥。圖１．１可逡逑以看出這兩種種炸藥和理想炸藥的超壓歷史曲線。逡逑＾邐＼邋Ｈ＞ｇｎ邋Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ邋（ＨＥ）逡逑、？邐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逡逑圖１．邋１三種炸藥的壓力時間曲線［０］逡逑１逡逑

含鋁炸藥能量釋放規(guī)律研宄逡逑４．含鋁炸藥爆熱試驗(yàn)逡逑本章通過５０ｇ爆熱系統(tǒng)和３００ｇ爆熱系統(tǒng)對不同基底含鋁炸藥爆炸進(jìn)行試驗(yàn)研宄，逡逑分析了鋁粉含量、主體炸藥氧化劑比例和氣氛對含鋁炸藥爆熱的影響。并在３００ｇ爆熱逡逑系統(tǒng)上對爆轟氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行收集分析，計(jì)算得到含鋁炸藥爆炸反應(yīng)方程式及相關(guān)爆轟參逡逑數(shù)。逡逑４．１試驗(yàn)設(shè)計(jì)逡逑４．１．１邋３００ｇ爆熱系統(tǒng)逡逑益．１．邋１．邋１爆熱n,試儀系統(tǒng)組成逡逑爆熱測試儀是表征炸藥能量特性的重要設(shè)備，包含多個獨(dú)立與非獨(dú)立的部分，其中逡逑爆熱試驗(yàn)裝置、溫度控制裝置為核心部分，氣體置換裝置、質(zhì)量測量裝置、吊拉裝置為逡逑輔助系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，共同構(gòu)成一套完整的爆熱測試系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)見圖４．１，逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ560.1

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本文編號：2675809