CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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爆炸与毁伤

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    • 铝基水凝胶的铝/水反应机理研究

      2022, 30(6):557-563. DOI: 10.11943/CJEM2021273

      摘要 (306) HTML (170) PDF 1.72 M (5395) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究PVA-nAl/HTPB的铝水反应特性,将端羟基聚丁二烯(HTPB)包覆的纳米铝粉(nAl/HTPB)分散于物理交联法制备的聚乙烯醇(PVA)水凝胶中得到聚乙烯醇-nAl/HTPB。通过研究25、40、55、70、85 ℃和100 ℃下PVA-nAl/HTPB复合物在0.1 mol·L-1 NaOH溶液中的铝水反应及反应后残渣,探究铝水反应机理。结果表明,PVA-nAl/HTPB的最大产氢量和最大产氢速率分别比PVA-nAl高76 mL·g-1和80 mL·g-1·min-1,铝水反应的最终产物为羟基氧化铝(AlO(OH))。

    • 新型氧化剂AP-LiP复合物对水下爆炸能量输出结构的影响

      2022, 30(6):591-596. DOI: 10.11943/CJEM2021246

      摘要 (255) HTML (158) PDF 1.12 M (3305) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高混合炸药二次反应的能量,采用溶剂蒸发法制备了新型氧化剂高氯酸铵(AP)-高氯酸锂(LiP)复合物,并采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)对其形貌和晶型进行了表征,采用差示扫描量热法(DSC)对其热分解性能进行了分析;采用电测法对含有AP-LiP复合物、AP-LiP机械混合物及AP的3种高聚物黏结炸药(PBXs)的水下爆炸威力场参数进行测试。结果表明,AP-LiP复合物的晶体形貌较为规则,晶体表面较光滑,粒径分布比较均匀,未发生团聚。AP-LiP复合物的晶型化程度高,晶形较为完整。AP-LiP复合物的热分解性能优于AP-LiP机械混合物。水下爆炸试验结果表明,相对于含AP的PBX炸药,含AP-LiP复合物的PBX炸药的冲击波能、气泡能及水下爆炸总能量分别提高了0.098~0.154、0.254 MJ·kg-1以及0.352~0.408 MJ·kg-1,且随着距离的增加,能量衰减变慢。

    • 纳米Al/CuO含能复合薄膜的反应性研究进展

      2022, 30(3):262-275. DOI: 10.11943/CJEM2021242

      摘要 (568) HTML (323) PDF 2.28 M (6523) 评论 (0) 收藏

      摘要:亚稳态分子间复合物(Metastable Intermolecular Composites, MICs)具有超高的反应速率、高体积能量密度、微米级的临界反应传播尺寸等优点,在微型含能器件和火箭推进剂等领域展现出广阔的应用前景。纳米Al/CuO含能复合薄膜是当前亚稳态分子间复合物领域的研究热点之一,其利用气相沉积方法进行制备,与含能微机电系统(Microelectromechanical Systems, MEMS)的微细加工工艺兼容,在集成化含能器件方面具有极大的应用前景。本文综述了纳米Al/CuO含能复合薄膜的制备、热性能、燃烧性能、反应动力学以及过渡层对其反应性的影响、含能器件(点火器)及其应用技术方面的研究,并对纳米Al/CuO含能复合薄膜的发展方向进行了展望。

    • 不同海拔高度下破片速度衰减模型的修正方法

      2022, 30(1):58-63. DOI: 10.11943/CJEM2021150

      摘要 (404) HTML (285) PDF 1.38 M (3841) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用流体力学软件FLUENT研究了不同初始速度(≤2500 m·s-1)和海拔高度(≤20 km)下破片阻力系数,对不同海拔高度下破片速度衰减模型进行修正,并开展相应的低气压破片速度衰减特性试验,验证了修正模型的准确性。结果表明:初速700 m·s-1的球型破片和初速1000 m·s-1的长方体破片使用修正后速度衰减模型计算结果与试验结果吻合度较高,误差均小于5%,且修正后的速度衰减模型计算精度比修正前的模型提高了10%左右。该修正后的破片速度衰减模型可用于计算阻力系数随海拔高度变化对破片速度衰减系数的影响,提高破片速度的计算精度,从而进一步提升破片战斗部威力评估的准确性。

    • 结构参数对复合装药战斗部破片特性的影响

      2022, 30(1):50-57. DOI: 10.11943/CJEM2021184

      摘要 (463) HTML (275) PDF 2.38 M (2511) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究结构参数对复合装药战斗部破片特性的影响,采用AUTODYN-3D有限元计算软件,比较分析了复合装药战斗部在中心单点和内外同时两种起爆方式下爆轰波传播与壳体破碎过程,获得了壳体壁厚与中心装药直径对复合装药战斗部破片平均质量、破片速度等参数的影响规律。计算结果表明,随着壳体壁厚的增加或者中心装药直径的减小,单点起爆下破片平均质量相对于内外同时起爆下提高的倍数越来越大,战斗部在不同起爆方式下威力输出差异越来越明显;静爆试验结果表明,内外同时起爆下的破片平均速度、冲击波超压和验证靶冲孔数较单点起爆下分别提高了27.1%、31.4%和39.3%,试验结果与仿真计算结果吻合较好。

    • 俯仰角速度对弹丸侵彻多层靶弹道影响

      2021, 29(12):1192-1198. DOI: 10.11943/CJEM2021033

      摘要 (463) HTML (409) PDF 2.02 M (2346) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对俯仰角速度对弹丸侵彻多层靶弹道的影响问题,在分析大量文献数据与数值模拟数据基础上,采用LS-DYNA有限元软件,开展了考虑/不考虑俯仰角速度条件下弹丸侵彻多层靶数值模拟,对比了着靶时间、着靶速度、着靶点偏移、攻角、着角、引信过载等数据,结果显示考虑俯仰角速度下的数值模拟结果与试验更吻合。基于此,模拟分析了不同大小、方向俯仰角速度对弹丸侵彻多层钢筋混凝土靶弹道的影响,结果表明同等大小情况正向俯仰角速度比负向俯仰角速度对弹道影响更大,且为确保弹丸在目标建筑物内爆轰,其俯仰角速度大小、方向须控制在-627°·s-1~427°·s-1之间。

    • 炸药装药爆炸反应演化过程和约束影响的数值模拟

      2021, 29(12):1186-1191. DOI: 10.11943/CJEM2021055

      摘要 (483) HTML (260) PDF 1.05 M (2642) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析弱刺激条件下炸药装药反应演化问题和约束条件对炸药爆炸反应的影响,构建了炸药爆炸反应速率增长的唯像模型,采用多介质任意拉式欧拉和流固耦合算法,实现了约束装药局部点火后缓慢燃烧反应到剧烈爆炸反应增长及其与壳体相互作用的数值模拟。基于强约束球形装药中心点火实验,数值模拟分析了约束条件对压装PBX-2炸药爆炸反应压力增长过程的影响,结果表明壳体强度或厚度增加,装药内反应压力的峰值也增大;随着钢壳厚度从5 mm增加到20 mm,压力峰值从163 MPa增大到1357 MPa,而且压力增长过程存在很大的差异,但随着壳体破裂解体,抑制了爆炸向爆轰反应的转变。

    • 高熵合金含能结构材料的潜力与挑战

      2021, 29(10):1008-1018. DOI: 10.11943/CJEM2021087

      摘要 (1176) HTML (1082) PDF 1.47 M (5227) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高强含能结构材料的发展现状和存在的问题,对高熵合金的特点、静态力学行为和动态力学行为的研究现状进行了总结和分析,从理论和实验两方面论述了高熵合金作为高强含能结构材料的设想、潜力和挑战。综述发现,高熵合金具有“成分设计自由”、“晶体结构简单且具有强畸变”、“强度和硬度高”等基本特点,同时高熵合金的静态力学行为和动态力学行为可以在很宽的范围内进行调节,调节方式包括工艺调整和成分设计等。以上特点表明高熵合金在可加工性、高强度和可快速氧化释能等方面具有成为高强含能结构材料的潜在优势。已有的实验结果也证实了高熵合金含能结构材料的应用潜力。提出了高熵合金含能结构材料研究面临的挑战和未来研究需要关注的重点,包括高通量实验和模拟、动态力学行为研究和大尺寸样件制备等。

    • 高活性金属在炸药中的应用思考

      2021, 29(10):885-887. DOI: 10.11943/CJEM2021227

      摘要 (742) HTML (545) PDF 692.59 K (7215) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 金属橡胶隔振器对火工分离螺母冲击响应的影响

      2021, 29(9):848-854. DOI: 10.11943/CJEM2020141

      摘要 (391) HTML (242) PDF 1.56 M (2620) 评论 (0) 收藏

      摘要:为避免航天器受到火工分离螺母作用时的高冲击载荷而造成故障,采用金属橡胶隔振器抑制分离螺母内活塞撞击所激起的冲击响应。通过在分离螺母活塞运动末端安装大刚度、中刚度和小刚度三种金属橡胶隔振器,分析500~10000 Hz的频域内的冲击响应谱。结果表明,金属橡胶隔振器的冲击抑制效应主要发生在3000 Hz以上的频段上,5000 Hz以上的频段的冲击抑制效果最为显著。使用小刚度隔振器后使最大加速度响应从1330 g下降至852 g,分析频域内的最大降幅为675 g@5993 Hz;使用中刚度隔振器后的使最大加速度响应从1530 g下降至1251 g,分析频域内的最大降幅为539 g@9514 Hz;使用大刚度隔振器后的最大加速度响应从1697 g下降至1416 g,分析频域内的最大降幅为281 g@8476 Hz。使用金属橡胶隔振器实现了较好的冲击抑制效果,对于火工作动装置的降冲击设计提供了一种可行的方法。

    • 填充密度对球形非金属隔片抑制丙烷爆炸性能的影响

      2021, 29(9):840-847. DOI: 10.11943/CJEM2020217

      摘要 (296) HTML (216) PDF 2.64 M (2153) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究球形非金属隔片填充密度与其抑制丙烷爆炸性能的关系,利用自主设计的定容燃烧弹并结合高速纹影技术,在不同丙烷-空气当量比(1、1.5、2)下,对不同球形非金属隔片填充密度(21.9,38.7,45.1 kg·m-3)下的丙烷-空气预混气体进行爆炸试验。分析了不同丙烷-空气当量比下,球形非金属隔片的填充密度对缸内最大爆炸压力、热损失、火焰尖端速度、火焰传播特征以及湍流的影响。结果表明:球形非金属隔片对丙烷爆炸压力有抑制作用,但对火焰传播过程有促进作用;球形非金属隔片填充密度为45.1 kg·m-3时,各个丙烷-空气当量比下缸内最大爆炸压力降低率与热损失均达到最大,火焰尖端速度峰值和两点之间最大速度差以及湍流增强系数相对较小,抑爆效果最好。

    • DNP炸药冲击Hugoniot关系实验研究

      2021, 29(9):833-839. DOI: 10.11943/CJEM2020303

      摘要 (497) HTML (224) PDF 1.30 M (2693) 评论 (0) 收藏

      摘要:新型高能熔铸基体炸药3,4-二硝基吡唑(DNP)的冲击Hugoniot关系,是探讨其冲击起爆特性的基础,采用压力对比法,经平面波发生器加载,用锰铜压阻计测量了压力为3.7~14.4 GPa范围内九组不同冲击波压力下DNP炸药和LY12铝样品的冲击波波后压力,计算得到不同压力下的冲击波波速D和粒子速度u,拟合得到了压力为3.7~14.4 GPa范围内DNP炸药的D-u关系。结果表明,DNP炸药压力为3.7~14.4 GPa范围内的冲击Hugoniot关系可近似为一条在D-u平面内的直线,确定了DNP炸药冲击波作用下的波后状态。分析了用聚四氟乙烯封装锰铜压阻计对实验测试结果的影响,通过对测试信号的理论分析和合理判读有效消除了封装带来的系统误差。

    • 燃烧毁伤技术研究进展

      2021, 29(7):667-679. DOI: 10.11943/CJEM2020294

      摘要 (758) HTML (408) PDF 2.17 M (2913) 评论 (0) 收藏

      摘要:燃烧毁伤技术是含能材料与毁伤领域的重要研究方向。主要综述了燃烧毁伤技术的研究进展,从燃烧剂配方设计和应用、燃烧热辐射毁伤理论与技术、燃烧毁伤评估技术三个方面进行论述,指出目前存在燃烧剂燃烧毁伤效能不足、热辐射模型中参数表征过程单一、燃烧毁伤评估方法不全面等问题。认为高密度、高热值燃烧材料、燃烧剂装药构效关系、以火球温度为代表的关键模型参数的测试技术、热辐射毁伤模型的修正和优化、毁伤场中多种毁伤元耦合作用下的热辐射毁伤效应的精准评估方法是未来的研究重点。

    • 水中兵器爆炸威力增强技术的发展思考

      2021, 29(7):581-583. DOI: 10.11943/CJEM2021020

      摘要 (452) HTML (574) PDF 491.71 K (6421) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 爆炸作用下Al/Mg/CuO活性壳体的释能特性

      2021, 29(5):422-427. DOI: 10.11943/CJEM2020147

      摘要 (433) HTML (284) PDF 2.01 M (2285) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究Al/Mg/CuO活性壳体战斗部的爆炸能量释放特性,通过超高速转镜摄像机以及冲击波超压测试,得到了活性壳体在爆炸加载作用下的破碎过程图像以及不同尺寸样弹在典型距离处的冲击波超压,分析了活性壳体参与爆炸的反应时间、活性材料粒径对冲击波超压的影响,获得了冲击波超压随比例距离的变化规律。结果表明:活性壳体在爆炸加载下能够参与爆炸反应,释放能量时间相对于爆轰反应有微秒级延迟,在比例距离2.52~3.15 m∙kg-1/3范围内,提高了冲击波超压,火球持续燃烧时间延长1倍以上。粒径7μm活性材料制成的活性壳体样弹比粒径20 μm活性材料制成的样弹冲击波超压提高了13.3%~14.4%,较小粒径的活性材料更容易与爆轰产物反应;与裸装药和铝壳样弹相比,活性壳体样弹的冲击波超压、冲量均有明显提高,在比例距离2.1~8.4 m∙kg-1/3范围,冲击波超压提高了6%~32%,冲量提高了13%~38%。

    • ZrH2填充改性Al/PTFE的力学响应与毁伤性能

      2021, 29(5):428-433. DOI: 10.11943/CJEM2020197

      摘要 (394) HTML (272) PDF 3.83 M (2666) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究ZrH2对Al/PTFE反应材料力学响应与毁伤性能的影响,采用冷压烧结工艺制备了Al/ZrH2/PTFE、Al/PTFE和纯PTFE三种材料的圆柱体与药型罩试件,通过准静态压缩、落锤冲击和高速撞靶实验,对三种材料的力学性能、撞击感度与撞靶毁伤效能进行了对比研究。实验结果表明:三种PTFE基材料均为弹塑性材料,都存在应变硬化效应,质量分数为10%的ZrH2能提高Al/PTFE反应材料的力学强度,使其屈服强度与失效应力分别达到22.2 Mpa与93.3 Mpa,也可降低材料撞击感度,使其点火激发能增加1.93 J,并通过活化分解参与反应保证材料能量释放水平不受影响。两种含能药型罩在撞靶过程中能发生撞击释能反应,产生穿/扩孔综合效应,形成花瓣式外翻的穿孔形式,与惰性毁伤元相比,反应材料的撞击-反应双重毁伤效应能大幅提升其扩孔能力,在Al/PTFE反应材料中引入适量添加剂ZrH2,能进一步增强材料的撞靶毁伤效能。

    • 新型云爆剂液相组分配方设计及毁伤威力

      2021, 29(5):434-443. DOI: 10.11943/CJEM2020223

      摘要 (715) HTML (638) PDF 4.94 M (2894) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索毁伤威力较优的新型云爆药剂液相组分,以聚甲氧基二丁基醚、聚甲氧基二甲醚、正丁醇和仲丁醇为研究对象,以传统典型燃料环氧丙烷为对照,采用压力测试系统、高速录像和红外热成像仪记录相关实验数据,研究了上述5种燃料在以18 g黑索今(RDX)为中心分散药及160 g梯恩梯(TNT)为二次起爆药柱时的云爆特性。试验结果表明,聚甲氧基二甲醚的临界起爆能高于其他3种燃料。热辐射损伤半径大小关系为:环氧丙烷(18.9 m)>仲丁醇(16.6 m)>正丁醇(16.0 m)>聚甲氧基二丁基醚(15.6 m)>聚甲氧基二甲醚(12.0 m)。运用PROBIT方程评估该5种燃料对人和建筑物的毁伤效果,结果表明,丁醇类燃料(正丁醇、仲丁醇)对人和建筑物的毁伤效果优于聚甲氧基醚类燃料(聚甲氧基二丁基醚、聚甲氧基二甲醚),而环氧丙烷的毁伤效果最优。

    • 导弹战斗部打击下目标毁伤评估的研究进展

      2021, 29(2):166-180. DOI: 10.11943/CJEM2020316

      摘要 (1143) HTML (1604) PDF 1.35 M (7902) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着远程作战的理念在现代战争中正不断深化和发展,导弹打击已成为各种作战方式中不可或缺组成部分。导弹战斗部对目标的毁伤评估则成为近年来毁伤研究的重点。本文围绕导弹战斗部打击目标过程所涉及的毁伤评估研究进行总结概述,分别从目标毁伤评估模型、毁伤过程主体、分类目标毁伤、毁伤评估手段四方面进行阐述,梳理现有主要成果。指出目前存在毁伤程度判定不规范、毁伤映射关系不清晰以及毁伤概率求解不准确等主要问题,并针对存在的问题和研究不足提出未来研究方向的见解,可为相关领域的研究提供参考。

富氮杂环含能化合物的创制

年第卷第

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