Page 50 - 《含能之美》2019封面论文
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             随后的加速过程中，三组试验的飞片速度上升较为缓                             火电压的升高，桥箔的电爆程度越剧烈，产生的高温高
             慢，并在后续的 90 ns 内逐渐加速到其最大速度。                          压等离子的数量越多，对飞片的驱动力越大，使得飞片
                表 3 为不同发火电压下的陶瓷飞片速度等参数以                          在加速膛出口处的速度尚未达到其峰值；但是由于飞
            及 飞 片 的 能 量 利 用 率 。 从 表 3 可 知 ，在 发 火 电 压 为           片速度的提高所带来的飞片动能的增加不足以弥补总
            2.0 kV 时，飞片加速到其最大速度的位移小于加速膛                          能量的损耗，因此在 2.0 kV 的发火电压下，飞片的能
            的高度 H=300 μm，即飞片飞出加速膛口时，速度已达                         量利用率最大。在实验过程中，可以通过适当提高加
            到最大值；但当发火电压大于 2.0 kV 时，飞片在加速                         速膛的高度或降低发火电压，来确保飞片以其最大的
            膛出口处的速度尚未达到最大。分析其原因：随着发                              速度飞出加速膛口，从而保证飞片能量的最大利用。

            表 3  不同发火电压下陶瓷飞片速度等参数
            Table 3  The parameters of ceramic flyer under different firing voltages
             firing voltage / kV  acceleration time / ns  acceleration distance / μm  maximum velocity / m∙s -1  energy utilization ratio / %
             2.0                173                 274                 2178                 11.36
             2.2                187                 331                 2340                 10.78
             2.4                201                 401                 2583                 10.92

            3.2.2  加速膛形状对飞片速度的影响                                 对于方形加速膛来说，加速膛在等离子体的作用下将

                对于小尺寸飞片的爆炸箔起爆器而言，驱动飞片                            飞片沿其边缘均匀剪切，飞片的形状被精确地限定与
            运动的作用力，主要来源于桥箔电爆炸产生的等离子                              桥箔形状相同，保证了飞片上应力分布均匀，以及飞片
            体膨胀的热压力。因此，桥箔电爆产生的等离子体的                              在整个飞行过程中的平稳性，从而使飞片有较高的终
            密度分布，将会影响等离子体内的压力分布，继而会对                             态速度；而对于圆形加速膛来说，加速膛直径与桥箔外
                                   ［18］
            飞片的速度产生间接影响               。而加速膛在 EFI 作用过             切，且桥箔电爆区域与飞片区域不匹配，因此飞片在形
            程中主要起着剪切飞片和约束等离子体的作用，国内                              成过程中，仅受到桥箔与加速膛重叠边缘处的约束，使
            关于加速膛形状对 EFI 飞片速度的影响方面的研究较
                                                                 得飞片在初始阶段有较高的加速度；但由于飞片未能
            少 。 因 此 ，在 本 小 节 中 ，选 择 桥 箔 尺 寸 为 300 μm ×           完全沿加速膛边缘剪切，飞片在加速过程中会受到空
            300 μm×5 μm、飞片厚度为 50 μm 厚的 LTCC‑EFIc 测               气的稀疏波对等离子体强度的削弱，使得电爆炸所产
            试，研究了两种加速膛形状：Ф=400 μm 圆形加速膛，                         生的等离子体膨胀压力迅速衰减，从而表现出飞片起
            以及 L×W=300 μm×300 μm 方形加速膛对飞片速度
                                                                 始加速度高但终态速度低的现象。
            的影响规律，结果见表 4。
            表 4  加速膛形状对陶瓷飞片速度的影响
            Table 4 Effects of barrel shape on the velocity of ceramic flyer
                            velocity of ceramic flyer / m·s  -1
             firing voltage / kV  circle barrel  square barrel
                           （Ф=400 μm）    （L×W=300 μm×300 μm）
             2.0            2178         2314
             2.2            2340         2653
             2.4            2583         2689
                                                                 图 7  两种加速膛下的陶瓷飞片的速度‑时间曲线和位移‑时

                                                                 间曲线（2.2 kV / 0.22 μF）
                                                                 Fig. 7  The velocity ‑ time curves and displacement ‑ time
                由表 4 中可知，飞片经方形加速膛加速后的出口
                                                -1               curves of ceramic flyer under two kinds of barrel at 2.2 kV /
            速度，比圆形加速膛高出 106~313 m∙s 。当发火电
                                                                 0.22 μF
            压为 2.2 kV 时，两种加速膛尺寸下的飞片速度时间曲
                                                                 3.2.3
            线和位移时间曲线如图 7 所示。从表 4 和图 7 可以得                              飞片的厚度对其运动形貌的影响
            知：在相同的条件下，圆形加速膛的起始加速度更高；                                 在飞片速度足够高的情况下，影响 LTCC‑EFIc 冲
            而方形加速膛的终态速度更大。分析其原因主要为：                              击起爆能力取决于飞片的形貌。由于陶瓷飞片具有易

                                                                                           www.energetic-materials.org.cn
            Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.6, 2019（448-455）  含能材料
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