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长管强约束条件下压装PBX炸药点火实验研究
邱天, 文尚刚, 李涛, 胡海波, 傅华, 尚海林
, doi: 10.11883/bzycj-2019-0360
摘要:
为探究压装炸药PBX-A在较强约束条件下、在药柱一端使用点火药引燃后能否发生燃烧转爆轰,在传统DDT管的基础上重新设计了特定位置约束增强的厚壁钢柱壳管实验装置,利用多路PDV诊断技术,配套高速摄影记录对点火药引燃炸药实验过程中的柱壳膨胀、断裂特性等实验现象进行了全过程连续监测。对比由爆轰驱动的相同装药条件下实验现象及对应过程物理状态的区别,发现:爆轰实验和点火实验 的总反应时间历程存在数量级的差别;柱壳上各个测点速度历程反映出装置内部炸药反应引起的压力增长历程特征,以及炸药反应的传播过程均存在明显差异。分析表明,在较强约束条件下,典型压装炸药PBX-A在一端使用点火药引燃后的反应行为实际是以高温、高压反应产物沿装药缝隙对流,炸药表面的层流燃烧及其伴随的结构响应行为为主要表现形态;从反应压力水平及其增长的时间历程来看,炸药基体中没有形成冲击波,因而无法实现从冲击到爆轰的转变。
高压下PBX-1炸药的燃速-压力特性
姚奎光, 赵学峰, 樊星, 薛鹏伊, 代晓淦
, doi: 10.11883/bzycj-2019-0347
摘要:
炸药燃速-压力特性是弹药安全性的关键内因,反映了炸药反应烈度增长的倾向性。为了认识PBX-1炸药在未损伤状态下的燃烧特性,发展了密闭空腔燃烧压力-炸药耗量法以及炸药燃烧速率测试方法,并对PBX-1炸药开展了燃烧实验。采用压力传感器测量了密闭燃烧器内部的压力历程,采用快速响应热电偶监测了炸药燃烧阵面时间-位置数据,获得了炸药燃烧速率并拟合出常温下PBX-1炸药热传导燃烧速率与压力的依赖关系r=(2.16±0.55)P1.08±0.06。结果表明,PBX-1炸药的压力指数大于1,燃烧速率对压力变化比较敏感,在100 MPa压力范围内燃烧速率呈指数关系,当压力超过100 MPa后燃烧变得不稳定,燃烧速率迅速增加,导致燃烧器内压力骤变。分析其主要原因是,高压下PBX-1炸药发生物理破坏,炸药燃烧比表面积增加100多倍,炸药反应烈度有经对流燃烧机制提升的趋势。
炸药裂缝燃烧增压过程的一维理论
尚海林, 胡秋实, 李涛, 傅华, 胡海波
, doi: 10.11883/bzycj-2019-0345
摘要:
为了深入理解炸药裂缝燃烧演化过程中的压力增长行为,提升对事故点火下武器装药向高烈度反应转变机制的认识水平,基于炸药预置裂缝燃烧演化压力历程分析,对某HMX基PBX炸药裂缝燃烧的增压过程开展了理论计算。采用气体动力学相关理论建立了简化的炸药燃烧产物流动模型,基于一维等熵流动假设预测了不考虑黏性和摩擦阻力情况下炸药预置裂缝的燃烧压力增长过程,计算结果显示压力增长阶段与实验结果定性符合,为理解炸药裂缝燃烧的增压行为提供了一种理论解释。
强约束球形装药反应裂纹传播和反应烈度表征实验
李涛, 胡海波, 尚海林, 傅华, 文尚刚, 喻虹
, doi: 10.11883/bzycj-2019-0348
摘要:
炸药燃烧的高温高压气体产物可以进入基体裂纹中引发炸药表面热传导燃烧,形成所谓的对流燃烧。在一定约束条件下,不断上升的气体压力反过来又使炸药基体产生更多的裂纹,为对流燃烧提供更多的通道和燃烧表面积,快速生成大量产物气体导致高烈度反应现象的产生。本文中设计了一种新型强约束球形装药中心点火实验,针对一种HMX为基的PBX炸药,对高烈度反应条件下燃烧裂纹传播和反应增长过程进行了观测,实验中采用测得的反应压力和壳体速度历程对反应烈度进行了量化表征。在带窗口结构中,早期炸药中的燃烧裂纹不可见;中期燃烧裂纹扩展到药球表面时,先形成4条沿经线方向近似对称的主裂纹,随后环向贯通并扩展到整个药球表面;最后的剧烈反应造成强烈发光。上述反应演化经历低压增长阶段约为100 μs,之后伴随着壳体变形膨胀产生剧烈的反应,此时产物压力在约10 μs时间内超过1 GPa,并形成约20%相对于裸炸药爆轰的超压输出。在全钢结构中,20 mm厚的壳体膨胀速度最大可达到500 m/s,此时壳体完全破裂。
压装密实炸药装药非冲击点火反应传播与烈度演化实验研究进展
胡海波, 傅华, 李涛, 尚海林, 文尚刚
, doi: 10.11883/bzycj-2019-0346
摘要:
简要概述了国内外同行最近二十多年来对炸药安全性精密物理实验研究认识进展历程,聚焦分析了炸药安全性研究领域一些传统流派在事故反应机理认知和反应行为建模理论方法上的通常误区。本文中还引证了本研究团队近年开展的一组分解实验进行案例点评,对非冲击点火事故反应在装药结构中的传播及反应演化行为的复杂表现背后共同的基本行为机制进行了集中解读。本文中介绍的系列实验从主导机理视角展示了非冲击点火事故演化物理图像的诸多关键细节。对典型密实炸药而言,非冲击点火反应的本质是炸药表面层燃烧反应主体行为,因高压气体产物流动与炸药间隙及基体中裂纹演化耦合,使反应烈度走向呈现极度非线性特征,同时会因主炸药的燃速特性及约束结构的变形、破裂而存在限制,使得密实炸药DDT转化难于在典型装药结构中发生。