Page 82 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019
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爆 炸 箔 起 爆 器 作 用 机 理 研 究 进 展 85
于“大科学装置”，主要应用于爆轰物理 ［49］ 和惯性约束 d λ = I (1 - λ) ( ρ - 1 - a ) + G (1 - λ) λ p +
y
b
d
x
c
聚变 ［50］ 等方面的研究，应用于爆炸箔起爆器研究还存 d t ρ 0 1
e
g
在着诸多困难，短期内难以取得突破。所以，尽快引入 G (1 - λ) λ p z （8）
2
X 光成像技术，对飞片形态研究有着重要意义。同时， 式中，λ 为炸药反应度；t 为时间，μs；ρ 为密度，g·cm ；
-3
采用光学窗口材料替代炸药，研究飞片冲击材料表面 ρ 为初始密度，g·cm ；p 为压力，GPa；I、G 、G 、a、b、
-3
0
2
1
的破坏效应，反推飞片撞击时的形态，是飞片形态研究 x、c、d、y、e、g 和 z 是常数。第一项代表部分炸药在冲
的一种新思路。 击压缩下被点火，第二项代表炸药快速反应产生 CO 、
2
H O 和 N 等气体产物，第三项代表在主要反应后相对
2
2
4 飞片冲击起爆炸药研究
缓慢的扩散控制反应。采用该模型进行数值模拟计
算，既能重现持续压力作用下冲击起爆过程，又能重现
爆炸箔起爆器是由桥箔电爆炸驱动飞片高速撞击
短脉冲试验结果。因此，三项式点火增长反应速率模
进而起爆炸药的，这种起爆方式属于冲击起爆。对于
型能够预测爆炸箔起爆器发火过程的爆轰建立。
爆炸箔起爆器中飞片起爆炸药的研究，主要应用了冲
但是，由于小尺寸炸药反应流场难以精确测定，爆
击起爆的理论和试验方法。作为最重要的性能指标，
炸箔起爆器装药的点火增长模型参数长期处于空白。
爆炸箔起爆器的发火感度是研究的重点。爆炸箔起爆
2009 年，May ［63］ 通过起爆炸药的临界飞片速度拟合了
器发火感度的表征指标通常有发火电压、发火能量、飞
以 PETN 为 基 的 LX‑16 炸 药 的 点 火 增 长 模 型 参 数 。
片速度和冲击压力等。
2010 年，Tarver ［64］ 利用 HNS‑Ⅳ炸药临界飞片速度和
采用感度试验和数理统计方法 ［51］ 获得爆炸箔起
飞片厚度的关系，标定了 HNS‑Ⅳ炸药的点火增长模
爆器的发火感度是一种易行、有效的方法。国内外采
型，并成功复现了试验结果。这些研究对于精确预估
用感度试验对爆炸箔起爆器发火感度的影响规律进行
PETN、HNS‑Ⅳ炸药爆轰成长以及爆炸箔起爆器的发
了大量研究。结果表明：装药密度为 90% 最大理论密
火感度有着重要意义。
度 ［52］ 、炸药粒度较小 ［53］ 、圆形桥箔 ［54］ 、参数匹配 ［55-56］ 时
由于缺乏对波阵面后流场的参数变化分析，无法
爆炸箔起爆器的临界发火电压最低，即发火感度最高；
得到流场中各个热力学量和反应速率历程，由临界飞
飞片厚度、桥箔厚度、桥箔宽度对发火感度有着显著影
片速度拟合的反应速率方程具有不确定性和应用局限
响，在一定范围内，尺寸越小，临界发火电压越低，发火
性。为了解决小尺寸装药的反应流场测量问题，2017
感度越高 ［5］ ；加速膛长度和桥箔的附着强度 ［57］ 对发火
年 ，陈 清 畴 ［65］ 尝 试 采 用 PDV 测 量 飞 片 冲 击 起 爆 时
感度的影响较小。
HNS‑Ⅳ炸药/窗口界面粒子速度的方法，获得不同位
感度试验需要大量的样品，以获得足够可信的数
理 统 计 结 果 ，不 利 于 研 究 的 开 展 。 Schwartz ［58］ 将 置 处 炸 药 爆 轰 成 长 的 粒 子 速 度 变 化 ，由 此 表 征
Walker ［59］ 建立的的非均质炸药临界起爆判据（p τ）引 HNS‑Ⅳ炸药反应流场特性，拟合了 HNS‑Ⅳ炸药的点
n
火增长模型参数。
入到爆炸箔起爆器发火感度预测中。通过阻抗匹配由
爆炸箔起爆器装药的反应速率方程建立，为预测
临界飞片速度计算撞击压力，由飞片厚度计算短脉冲
其冲击起爆的临界状态即发火感度提供了理论基础，
持续时间，从而获得爆炸箔起爆器的临界起爆判据。
可以模拟计算不同参数爆炸箔起爆器的临界飞片速
Schwartz ［60］ 采用此方法成功对以太安（PETN）和六硝
度，进而反推出其临界发火电压。但是，由于爆炸箔起
基茋（HNS）等为装药的爆炸箔起爆器感度进行了预
爆器装药的尺寸小，非理想特性显著，其反应流场观测
测。但是，这种方法需要通过大量试验获得不同飞片
还存在很大的不确定性。因此，高精度的非理想反应
厚度下爆炸箔起爆器发火的临界飞片速度作为基础。
流场观测技术成为爆炸箔起爆器飞片起爆研究的重要
同时，由于缺乏化学反应动力学的机理支撑，难以适应
发展方向。
不同形式冲击下的化学反应响应。
对短脉冲冲击起爆数据的分析表明 ［61］ ，非均匀炸 5 结论与展望
药的冲击起爆至少要用三个阶段来描述，即热点的成
核、生长、汇合过程。1985 年，Tarver ［62］ 建立了三项式 爆炸箔起爆器经过数十年的发展，对其作用机理
点火增长反应速率模型： 已经有了较为完整的认识，可以做到对其主要性能的
含能材料 2019 年 第 27 卷 第 1 期 （79-88）
CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
