Page 80 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019

爆 炸 箔 起 爆 器 作 用 机 理 研 究 进 展 83

个极限值 ［35］ 。电容容量和飞片厚度对飞片速度的影
响也很显著，电容越大，飞片速度越高，薄飞片速度更
高 ［36］ 。随着 VISAR 技术的进步，可以测量的飞片直径
也逐渐减小，2007 年，邓向阳 ［37］ 采用 VISAR 成功测量
了 Φ0.5 mm 直径飞片的速度历程。
但在 VISAR 测量中，需要对飞片表面进行处理以
获得漫反射表面，否则很难测到有效信号。处理方法
包括涂色、贴附抛光纸、镀膜和喷钢砂 ［33］ 等。这些处
图 4 电爆炸驱动飞片速度计算结果与试验结果比较 ［30］ 理方法改变了飞片状态，增加了飞片质量，使得测试用
Fig.4 Comparison of the calculated results and the tested 飞片与爆炸箔起爆器的飞片不一致，由此测得的飞片
ones for the electrical explosion drive flyer velocity ［30］ 速度将低于实际速度。

爆炸驱动飞片过程中的能量耗散定量描述的难点依然 除 了 VISAR 外 ，国 外 常 用 法 布 里 - 珀 罗 干 涉 仪
没有解决。尽管如此，这些研究在爆炸箔起爆器数值 （Fabry‑Perot interferometer，FPI）进行飞片速度测量。
2007 年，Prinse ［38］ 采用 FPI 获得了冲击片的速度历程，
模拟方面仍然代表了目前的最高水平。
但其时间分辨率还有待提高，速度增长趋势并不能反
综上可知，为了计算桥箔电爆炸驱动飞片速度，人
映飞片的物理加速过程。Saxena ［39］ 在研究集成开关
们建立了电格尼能模型、一维平面不定常可压缩流体
的爆炸箔起爆器时取得了类似的结果。这说明早期的
力学模型和磁流体动力学模型等计算方法，在一定程
FPI 精度还不能满足电爆炸驱动飞片速度的测量要求。
度上解决了飞片速度预测问题。但是，所有的计算方
随 着 光 学 测 速 技 术 的 发 展 ，光 子 多 普 勒 测 速 仪
法都没有解决能量耗散的定量描述问题，对飞片速度
（Photonic Doppler Velocimetry，PDV）被引入到电爆
的准确预估主要还是依赖于由试验标定的能量转化
炸驱动飞片速度研究中。它是一种新型激光干涉测速
系数。
3.2 飞片速度测量 技术，由 Strand ［40］ 于 2004 年提出，这种方法改善了光
信号算法，在测试中无需对飞片进行特殊处理。Hodgin ［41］
爆炸箔起爆器的飞片由于尺寸小、厚度薄，且具有
和陈清畴 ［42］ 采用 PDV测量了小尺寸飞片（Φ0.35 mm）
一定透光性，给实验精确测量带来了困难。在激光干
的真实速度曲线。同时，FPI 的精度也逐渐提高，图 5
涉测速技术应用于爆炸箔起爆器研究之前，多采用平
为 Hodgin ［41］ 采用 FPI 和 PDV 两种方法测量的飞片速
均速度法研究其性能。耿春余 ［31］ 建立了一种电爆炸
度曲线比较。
驱动飞片的平均速度测量法，通过测量飞片到达特定
位移处的时间，进而获得飞片平均速度。付秋菠 ［32］ 采
用平均速度测量法研究了桥箔尺寸对飞片速度的影
响，结果显示，随着桥箔宽度的减小，飞片速度逐渐提
高，桥箔厚度在 3.67 μm 时飞片速度最高。但是，平均
速度测量法无法获得飞片速度与时间或位移的关系，
也无法确定飞片撞击炸药的准确速度。
随着激光干涉测速技术的发展，获得飞片速度历
程成为可能。1991 年，Hatt ［33］ 搭建了一套任意反射表
面 速 度 干 涉 仪（Velocity interferometer system for 图 5 FPI 和 PDV 测量的飞片速度曲线比较 ［41］
any reflector，VISAR）获 得 了 电 爆 炸 驱 动 飞 片 速 度 。 Fig.5 Comparison of the flyer velocity profiles measured by
FPI and PDV ［41］
随后，VISAR 成为电爆炸驱动飞片速度测量的主要手
段，并获得了大量规律性认识。充电电压对飞片速度 从图 5 可以看出，改进的 FPI 与 PDV 的测量精度
有着重要影响，飞片速度和充电电压是非线性关系，随 处于同一水平。比较而言，FPI 性能主要受限于法布罗
着 输 入 能 量 的 增 加 ，电 爆 炸 驱 动 飞 片 的 效 率 逐 渐 降 标准具的腔体大小，造价昂贵，而且体积较大；而 PDV
低 ［34］ 。当充电电压超过一定值时，飞片速度趋近于一 性能主要受限于示波器带宽，造价便宜，且便携性好。

含能材料 2019 年 第 27 卷 第 1 期 （79-88）
CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS