摘要:为实现单种聚能装药结构同时对水下装甲防护有较好的开孔性能和对水介质有较好的穿透效果，解决常规水中聚能装药功能单一问题，基于W型聚能装药结构，建立了有限元计算模型，通过对比文献中射流成型与侵彻试验，验证了仿真结果的可靠性，并对多模毁伤元水下成型机理和侵彻性能进行了研究。结果表明：通过改变起爆方式，可调控药形罩的压垮模式，从而使W型聚能装药形成爆炸成型弹丸（EFP）和环形射流两种毁伤元；EFP侵彻水介质深度与药型罩内罩厚度（a值）呈正比，环形射流侵彻靶板孔径与a值成反比，当a值由3.2 mm增大至7.2 mm时，EFP侵彻水介质深度提高239.2%，环形射流侵彻孔径降低30%；EFP侵彻水介质深度与药型罩外罩厚度（b值）成反比，环形射流侵彻靶板孔径与b值成正比，当b值由1.5 mm增大至2.5 mm时，EFP侵彻水介质深度降低63.5%，环形射流侵彻孔径提高45.4%。本研究可为水下聚能装药及多模聚能装药的设计提供参考。

摘要:为了标定HMX/FOX-7压装混合炸药的爆轰产物状态方程，开展了Φ25.4 mm探针式圆筒试验，根据圆筒壁膨胀位移时程曲线标定得到了该炸药的JWL状态方程参数。同时开展了HMX/FOX-7压装混合炸药的水下爆炸试验，用以检验JWL参数的有效性和适用性。结果显示：采用标定得到的JWL参数仿真得到的位移曲线相对试验曲线的相关系数为0.9999，表明JWL参数精度较高；采用标定得到的JWL参数开展了水下爆炸试验的数值仿真计算，仿真和试验在2.0 m和2.4 m处的超压峰值偏差分别为-2.34%和4.37%、冲量相对误差分别为9.3%和1.43%、比冲击波能的相对误差分别为-1.1%和-6.4%，且第一次气泡脉动周期和气泡最大膨胀半径的仿真值、试验值及经验公式值的相对误差均小于10%。圆筒试验和水下爆炸试验的仿真结果与试验数据的高度吻合证明了标定的JWL参数具有较高精度和较好的适用性，能够支撑HMX/FOX-7混合炸药在水下爆炸领域的研究。

摘要:为实现对水下爆炸载荷作用下环肋圆筒结构变形损伤全貌的预测，提出一种融合PointNet条件扩散模型、K近邻算法、图神经网络残差修正与空间插值的点云位移场预测及变形重构方法，利用数值仿真获得的圆筒结构变形响应数据进行模型训练，建立了水下爆炸圆筒结构变形响应预测模型，实现了对不同装药量、爆距和时间条件下的圆筒结构三维变形位移预测及其完整表面变形轮廓重构。误差评估结果表明，模型在验证集上的均方误差、均方根误差、平均绝对误差和决定系数分别为0.0077 mm²、0.0877 mm、0.0548 mm和0.9858，具有较高的位移预测精度，重构结果能够较好反映圆筒结构的变形历史和最终整体变形效果。

摘要:为提高含铝炸药水下爆炸释能特性，构建了微纳米自组装复合铝粉结构，研究铝粉构型及纳米铝粉含量对奥克托今（HMX）基含铝炸药能量释放行为的影响。采用扫描电子显微镜表征复合铝粉微观形貌，并通过水下爆炸实验和爆热实验测试炸药试样的冲击波能、气泡能、总能量及爆热值。结果表明，自组装工艺可促进纳米铝粉附着于微米铝粉表面，形成相对稳定的微纳复合界面；物理混合样品中纳米铝粉分布更随机，局部团聚更明显。不同含铝炸药的冲击波能差异较小，而气泡能和总能量差异明显，说明铝粉构型及纳米铝粉含量主要影响气泡膨胀与脉动阶段的后燃释能。SA-Al-5%样品综合性能最优，其水下爆炸总能量为8.29 MJ·kg^-1，为同等质量TNT的2.35倍；爆热值为8421 kJ·kg^-1，对应TNT当量为2.04。其增效机制在于，适量纳米铝粉与微米铝粉形成良好界面接触，纳米铝粉早期活化促进微米铝粉后续燃烧，使铝粉后燃释能更有效地耦合至气泡膨胀阶段。当纳米铝粉含量提高至10%时，颗粒团聚、氧化层占比增加及反应时序失配削弱了有效释能效果。研究表明，5%纳米铝粉含量与自组装微纳界面结构具有较优匹配关系，可为含铝水下炸药金属燃料构型优化与气泡能提升提供参考。

摘要:现有关于水下爆炸冲击波叠加特性的研究大多局限于近场范围，对中近场的冲击波特性研究仍较为匮乏。本文采用任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法，对双药包同步起爆条件下的冲击波载荷特性开展数值模拟研究。通过将自由场单药包与双药包水下爆炸的模拟结果与理论解、试验数据进行对比，验证了数值模型的可靠性与计算精度。通过改变药包间距开展参数化分析，系统探究了药包间距对冲击波载荷特性的影响规律。研究结果表明：在双药包对称面上，冲击波阵面同步传播抵达该区域，产生显著的冲击波叠加效应；当无量纲间距h/l>0.4时，冲击波叠加后的峰值压力高于等总质量单药包爆炸的峰值压力，而当h/l≤0.4时，压力叠加规律相反；峰值压力最大相对差值可达71.23%，对应无量纲间距h/l=2。在非对称面上，双爆源冲击波存在抵达时序差异，形成典型的双峰压力曲线。第一个压力峰值完全由近侧药包单独作用产生；第二个峰值虽与远侧单药包的压力特征相近，但压力幅值提升3.19%~13.41%，且抵达时间提前。此外，在药包总质量固定的条件下，存在最优药包间距，可使对称面的峰值压力增益与非对称面的二次峰值压力效果显著优于其他间距工况。

摘要:

摘要:提高Al基金属燃料的利用率并增强混合炸药的能量输出性能是目前含能材料领域的重要研究方向。为探究Al-Li合金对混合炸药安全性及能量输出特性的影响，采用兰利D-最优化法、爆热测试及水下爆炸实验系统开展分别含Al、Al-2.3Li和Al-5Li的3种混合炸药（E_Al、E_Al-2.3Li、E_Al-5Li）的机械感度、爆热及水下爆炸性能研究。结果表明，在50%发火概率条件下，与E_Al相比，E_Al-2.3Li和E_Al-5Li炸药的撞击能量分别降低33.02%和42.36%，摩擦载荷分别降低19.73%和32.88%，可见Al-Li合金的加入会提高炸药的机械感度，且随Li含量增加，炸药对机械刺激的敏感性进一步增强。在爆热方面，Al-Li合金能够显著提高炸药爆热，其中E_Al-2.3Li的爆热最高，达到8.712 MJ·kg^-1，较E_Al提高约6.3%。在水下爆炸方面，E_Al-2.3Li和E_Al-5Li的总能量分别达到7.177 MJ·kg^-1和6.954 MJ·kg^-1，较E_Al分别提高8.33%和4.97%，表明Al-Li合金的加入能够增强炸药的水下释能能力。综合分析表明，适量Li的引入能够有效提高炸药的综合能量输出性能，但Li含量存在最优范围，E_Al-2.3Li在安全性与能量输出特性之间表现出更佳的综合性能。揭示了Al-Li合金中Li含量对混合炸药安全性能与能量释放特性的调控规律，为高能金属炸药中活性金属燃料的优化设计与工程应用提供理论依据和实验参考。

摘要:硼-铝粒子的协同反应能够改善硼组分点火与能量释放性能，提升含能装药爆炸能量。为优化硼-铝混合粒子的组配形式与质量配比，本文设计内层主装药-外层燃料双层装药结构，通过水中爆炸试验，系统探究粒子粒度、质量配比对装药爆炸性能的影响规律。结果显示：当外层燃料采用片状铝粉、微米硼粉、纳米硼粉单一组分时，装药在3 m测试距离处的冲击波峰值压力相近，范围为10~10.2 MPa，其中片状铝粉体系爆炸冲量提升效果突出；硼-铝混合粒子质量比为1∶1时，装药爆炸冲量、冲击波能、气泡能均优于纯微米硼粉、纯纳米硼粉体系，但弱于片状铝粉体系；当硼-铝质量比为7∶3时，装药综合爆炸性能最优，该微米硼粉与片状铝粉复配体系的冲击波峰值压力、爆炸冲量、冲击波能较纯片状铝粉分别提升17.6%、15.8%、28.7%，总能量为纯片状铝粉的83.3%。研究表明，硼粉粒度对体系能量分配比例影响微弱；合理调控硼-铝粒子级配，可有效提升含能装药水中爆炸冲击波性能，优化能量分配结构。

摘要:为了满足深层石油勘探对震源高安全、低成本、耐高温、抗高压等技术要求，采用双气体管高压开关控制薄膜电容放电，通过S型桥箔电爆炸等离子体点火，实现了硼-硝酸钾（BPN）点火药的爆燃以及水下冲击波的输出，结合升降法确定了震源的最低发火条件，并利用压力传感器对震源的声学特性进行了研究。结果表明：由薄膜电容（2 μF）和双气体管高压开关组成的发火单元能够可靠实现脉冲放电，能够满足井下高温、高压的特殊环境，且成本较低；利用该发火单元对S型Cu桥箔放电，电爆炸等离子体引燃BPN药柱的电压阈值为1100 V，临界峰值电流为1847 A；水下冲击波实验及声源级分析结果表明该震源在50~800 Hz频带内激发的声源级高于150 dB，满足当前井下震源的技术要求。

摘要:为了探究底质约束对炸药水下爆炸的冲击波传播特性的影响，设计了自由场及混凝土、细砂、黏土3种底质不同炸高共计10种工况的水下爆炸原理性实验，采集不同典型位置测点水中冲击波压力曲线并对比分析其传播特性。实验结果表明，当无量纲炸高γ=0时，底质波阻抗与冲击波反射效应正相关，混凝土底冲击波压力峰值反射系数远高于细砂、黏土，3种底质的冲击波压力峰值最大反射系数分别为1.337、1.195、1.158。测试方位角对冲击波压力传播影响显著，60°方向冲击波压力峰值平均反射系数均高于30°方向，其中混凝土、细砂、黏土底质的提升幅度分别达25.01%、16.44%、41.77%。近水底爆炸时，底质影响随炸高增大逐渐减弱：当γ=0.5时，混凝土底30°、60°及细砂、黏土底30°方向平均反射系数降幅最大为17.05%，细砂、黏土底60°方向最大涨幅为6.65%；当γ=1时，与γ=0.5规律相同，混凝土底30°、60°及细砂、黏土底60°方向平均反射系数降幅最大为21.37%，细砂、黏土底30°方向最大涨幅为31.68%，且各方向反射系数趋近于1，据此可推断，当γ>1时底质对冲击波压力传播影响将快速减小。

摘要:为提升水下炸药能量输出特性，明确铝氧比（R_Al：O）对含铝锂合金（Al-3Li）水下炸药能量输出特性的影响规律，设计并制备了R_Al：O为0.2~1.0的HMX基含铝（HAl）及含铝锂合金（HLi）水下炸药。采用SEM、XRD、TG-DSC等方法表征其形貌、物相与热性能，采用EXPLO-5软件计算爆轰参数，最后开展不同爆距（0.4， 0.6 m和0.8 m）水下爆炸实验测定水下炸药的冲击波能（E_s）和气泡能（E_b）。结果表明：水下炸药热分解依次经历HMX分解、AP分解及金属粉剧烈氧化，炸药中铝锂合金的放热峰温较Al提前53.81 ℃，且增重提升26.3%。在爆距0.4 m处，HLi的冲击波峰值压力较HAl高4.05%，当R_Al：O为0.2~0.6时，HLi的E_s和E_b较HAl分别提高5%~25%和2.5%~11.4%，两类炸药E_b均在R_Al：O=0.6时达到峰值，总能量随R_Al：O增大持续衰减，HLi较HAl最高提升9.1%，水下炸药的能量输出结构随R_Al：O发生显著转变，低R_Al：O时以E_s为主，占比为55.0%，中高R_Al：O以E_b为主，最高占比为66.4%。

摘要:随着鱼雷、水雷等水中兵器的持续发展，舰船的生命力正面临日益严峻的威胁。在水下接触爆炸作用下，冲击波、气泡和次生破片等多类毁伤元相互耦合，极易对船体结构造成严重破坏。为此，本文首先分析了水下接触爆炸载荷特性，阐述了冲击波、气泡和次生破片等毁伤元的时空演化规律；在此基础上，分别从水下多舱结构防护以及复合结构/材料防护两个维度，深入阐述了舰船水下防护结构的损伤抑制和能量耗散机制；最后，总结了当前研究中亟待解决的关键技术问题，以期为舰船水下接触爆炸毁伤与防护技术的进一步发展提供有益参考。

摘要:水下爆破技术是资源勘探和海洋工程建设中必不可少的施工手段，但其产生的爆炸冲击波会对周边造礁石珊瑚造成不同程度损伤，影响珊瑚礁生态系统稳定。以日本刺星珊瑚共生体为研究对象，从珊瑚宿主、共生虫黄藻和微生物群3个维度揭示爆炸冲击波对日本刺星珊瑚生理损伤效应。研究结果表明：日本刺星珊瑚抵抗爆炸冲击波阈值为6.74MPa，珊瑚蛋白质含量随冲击波强度增加而下降，最高降幅达59.6%；在11.01 MPa冲击波作用下，虫黄藻密度下降87%，光合速率下降49%，珊瑚出现明显白化。爆炸冲击波致使超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性显著降低，抗氧化防御系统受损；微生物群落在爆炸冲击作用后，微生物群落门水平多样性显著提升，属水平结构复杂化。研究揭示了水下爆炸冲击波对日本刺星珊瑚宿主-虫黄藻光合-微生物群落逐级损伤演化路径，为海洋工程爆破施工中对珊瑚生态系统的保护提供了科学依据。

摘要:为阐明水下气幕式发射过程中的气幕流场演化机制并优化管内排水效率，本文开展了不同喷射压力工况对螺旋沟槽式水下炮管内气幕演化特性的影响规律研究。基于40 mm超空泡射弹和螺旋沟槽气幕式发射管，建立了水下炮气幕式发射排水过程的非稳态三维两相流模型，开展了4种不同喷射压力工况下螺旋沟槽炮管内气幕演化过程的数值模拟研究，分析了升压速率对气幕演化关键特性的影响。结果表明：升压速率越高，整体的排水效果越好，但弹前压力也更高。升压速率从1 MPa·ms^-1增加到4 MPa·ms^-1，完成排水时间（气幕头部到达管口的时间）从14.4 ms缩短至11.8 ms，时间效率提升18.1%，排水能力提升25.7%。然而，完成排水时弹头表面压力从3.7 MPa升高到4.96 MPa、管内平均压力由4.14 MPa升高到5.47 MPa。高升压速率虽能显著加速排水，但会大幅增加弹丸后续的管内运动阻力。