Page 81 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019

84 陈清畴，马弢，李勇

可以预见，PDV 将成为爆炸箔起爆器飞片速度测量的 明，聚酰亚胺（PI）飞片首先形成了一个气泡“bubble”，
主要试验手段。 并在飞片形成过程不断拉伸，直至断裂，而 PC 飞片通
在成功获得电爆炸驱动飞片速度曲线后，可以对 常在几个纳秒内就与基底分离。Sanchez 认为这主要
驱动机理进行分析。从图 5 可以看出，电爆炸驱动飞 是由于两种飞片材料的弹性有一定差异所致。
片速度可以分为两个阶段。第一阶段飞片速度快速增
加，而第二阶段飞片速度增加相对缓慢。第一阶段为
冲击波驱动，金属桥箔电爆炸产生的冲击波是驱动飞
片的主动力，飞片在冲击波作用下速度快速增加。采
用纹影摄像技术观测到的电爆炸等离子体流场中冲击
波 图 像 ［43-44］ ，验 证 了 电 爆 炸 过 程 会 产 生 冲 击 波 的 推
论。而第二阶段是膨胀驱动，等离子体膨胀做功是驱
动飞片的主动力。随着冲击波传播，冲击波速度逐渐
降低，其驱动能力也逐渐降低。而等离子体作为良导
体，在电流的持续加热下，电能转化为内能并膨胀做 图 6 采用 X 光成像技术获得的 PC 飞片形态：（a）为垂直于电
功，驱动飞片继续加速。但由于膨胀驱动能力弱于冲 流方向，（b）为平行于电流方向 ［47］
击波驱动，第二阶段飞片速度增加相对缓慢。 Fig.6 Images of PC flyer shapes obtained by X optical imag‑
3.3 飞片形态研究 ing technology：（a） perpendicular to the current direction
and（b）parallel to the current direction ［47］
在爆炸箔起爆器作用过程中，除飞片速度外，飞片
撞击炸药的形态对炸药冲击起爆也有着重要影响。飞
片倾斜、弯曲、破孔和边缘烧蚀等现象均会减小有效起
爆面积，增大起爆能量。由于桥箔电爆炸驱动飞片的
运动速度很快，尺寸又很小。因此，对飞片运动的形态
观测非常困难。
1988 年，Von Holle ［45］ 通过电子转镜条纹相机，获
得了飞片形状图像。结果表明，在飞片飞行过程中飞
片呈马鞍形，即在垂直于电流方向飞片边缘比中心快，
在平行于电流方向飞片中心比边缘快，但快的幅度较 a. PC flyer
垂直方向小。回收的飞片边缘非常不规则，并有破孔
出现。2002 年，Murphy ［46］ 回收了爆炸箔起爆器的飞
片，其直径约为 0.84 mm，同样出现了严重地烧蚀现
象。这些研究给出了飞片在飞行过程中的初步图像，
发现了高温等离子体对飞片的烧蚀现象。但是，限于
空间分辨率不足，电子转镜条纹相机的图像不够清晰，
给试验结果的判读带来了不确定性。
2016 年，Willy ［47］ 采用 X 光成像获得了聚氯代对
b. PI flyer
二甲苯（PC）飞片在飞行中的形态照片，如图 6 所示。
Willy 认为电极与桥区界面处爆发较早，这种预爆发剪 图 7 采用 X 光成像技术获得的不同材料飞片形态
Fig.7 Images of different material flyer shape obtained by X
切飞片，形成了明显的飞片边界。相反，在平行于电流
optical imaging technology
的方向，飞片与基底相连的时间更长，没有明显的界
限。这体现出电爆炸驱动飞片形态在不同方向上的各 综上，限于观测技术的发展，飞片形态长期以来都
向异性。 是爆炸箔起爆器研究的难点。近几年来，国外采用 X
2017 年，Sanchez ［48］ 采用 X 光成像技术对比了不 光成像技术取得了飞片形态研究的突破，给出了飞片
同材料的飞片形态特征，如图 7 所示。其研究结果表 在飞行过程中的清晰图像。而我国的 X 光成像技术属

Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.1, 2019（79-88） 含能材料 www.energetic-materials.org.cn