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1、-范文最新推荐-1 / 12含能破片爆炸驱动安全性研究摘要本文在一维冲击波理论、炸药冲击起爆判据的基础上，研究含能破片在爆炸加速条件下保证其自身含能材料不被激活和结构不发生破碎，从而达到发射时的安全性。首先，对爆炸型含能破片冲击起爆的整个过程建立了理论模型，重点分析了破片内炸药在爆炸驱动加速过程中受到的压力变化。其次，计算了不同材料和不同厚度的隔爆层对冲击波压力衰减的影响。最后，查找了文献中爆炸安全驱动的数值模拟实验，进行了理论计算数据和实验数据的对比。并得出结论。7476关键词：爆炸力学；含能破片；冲击起爆；爆炸安全驱动；隔爆材料毕业设计说明书（论文）外文摘要Title The securi
2、ty research when energetic fragments explosion-drivenAbstractThis article, based on the one-dimensional shock wave theory, explosive shock initiation criterion to study energetic fragments in the explosion accelerated conditions to ensure their ownenergy materials will not be activated and the struc
3、ture is not broken so as to achievethe security when launch. First, established a theoretical model of the whole process that the energetic fragments been shocked initiation, analyzed the pressure change when energetic fragments been explosion drive. Secondly, calculated the interrupt- layer on the
4、shock wave pressure attenuation of the different materials and thickness. Finally, find the numerical simulation of driven explosion safety in literature, compared the theoretical calculations and experimental data.Keywords：explosion, energetic fragment, shock initiation, explosion driving, interrup
5、tedmaterials-范文最新推荐-3 / 12目次1 绪论 1 对于目前国内外的研究情况来看，最好的反导方法是采用分层处理。其具体形式为：首先用携带有空空导弹的战斗机实施外层消耗性打击；其次采用地面或者舰队区域防空实行第二层拦截；最后用密集阵和制导炮弹拦截，拦截的同时还可采用烟幕和 GPS 干扰，以及伪装隐蔽与欺骗等技术措施。其中，最后起到毁伤敌方导弹的最关键的因素就是侵入的破片。而含能破片就是一种这类反导新概念弹药导弹毁伤元。1.2 含能破片国内外研究现状和发展趋势1.2.2 含能破片的分类含能破片战斗部又称活性破片战斗部是一种将含能材料与预制破片式战斗部相结合的新概念高效毁伤战斗部技
6、术，其最早是 1976 年 Hugh E.在专利中提出来的。当其高速撞击目标时自身能产生燃烧/爆炸类化学反应释放出不低于高能炸药量级的热量，产生3000以上的高温，并在穿透目标壳体后引燃/引爆易燃易爆类目标，有效的提高了破片毁伤效能以及杀伤后效、增加对目标的杀伤威力。含能破片按作用方式分可分为爆炸型含能破片和燃烧型含能破片2（1）爆炸式含能破片爆炸型含能破片主要由受冲击作用可产生爆炸或半爆效果的低感度高能混合炸药组成，例如钝化黑索金(RDX)、 8701 炸药等，其能量的输出方式主要为爆轰波，因此这类含能破片对于各类来袭导弹的战斗部主装药能产生引爆毁伤效果。爆炸式含能破片对爆炸类目标（如战斗部
7、，弹药舱）的引爆效果好。文献中研究的即是爆炸式含能破片。根据起爆方式的不同，又可将爆炸型含能破片分为压电陶瓷供电驱动起爆型、机械起爆型和冲击起爆型 3 类。（2）燃烧式含能破片 -范文最新推荐-5 / 12当含能破片对目标撞击时，毁伤程度 与破片的质量、速度、破片材料、破片形状和撞击倾角相关，总的能量为：KE_T=KE_K+KE_c（1-1）其中KE_K 为破片的动能，KE_c 为破片的化学能，这种破片所用的材料含有一定的化学能，在撞击目标后，增加的化学能量爆炸或者燃烧，可增加破片的总体杀伤能力；但含能材料又必须是顿感的，在战斗部主装药爆炸时产生高压的条件下，能保持其安定性。作为一种杀伤元素，
8、含能破片紧密排列在装药周围，与战斗部壳体之间还放置有隔爆层，当战斗部装药爆炸后，爆炸气体驱动排列在装药周围的含能破片向外运动，高速飞行的破片穿透目标壳体或防护层侵入目标内部，并在目标内燃烧或爆炸，对目标造成毁伤。隔爆层的作用是减小战斗部主装药爆炸时的爆轰波对含能破片的破坏作用。含能破片对目标的破坏作用属于机械、冲击波、引燃综合毁伤效果。含能破片是未来反导武器针对巡航导弹战斗部的十分重要的毁伤元，它有效的提高了破片的威力。图 1-1 含能破片毁伤目标示意图图 1-2 含能破片与战斗部示意图1.2.4 含能破片材料配方研究截止目前为止，低感度高能混合炸药类含能材料的配方有三代4。目前所使用的低感度
9、高能混合炸药主要为第一代和第二代，第三代高能混合炸药目前大多均处于研发阶段。本节主要叙述亚稳态复合含能材料的配方。目前常见的亚稳态复合含能材料主要以铝热剂(thermites)、金属间化合物(intermetallics)、金属聚合物(metal-polymer mixtures)、亚稳态分子化合物(MICs) 、矩阵材料(matrix materials)及氢化物(hydrides)等材料为主。按反应过程是否需氧来分主要有厌氧反应类型(oxygen deficient energetic metal)、氧平衡反应类型(oxygen balanced energetic metal)及富氧反应
10、类型-范文最新推荐-7 / 12(oxygen rich energetic Metal)；按反应过程类型来分主要可以分为金属氧化反应、置换反应(铝热反应) 、金属化合反应三种类型。 (3) 金属合金化反应类型金属合金化反应是金属与金属之间进行的化合反应，这种反应在产生新合金的同时也释放大量的热能。这类反应以 Al、Ni 间的合金化反应最具代表性。M+N→MN+ΔH美国海军地面武器研究所的 Ames 在 2003 年对Al/Ni 活性物质系统能量释放机制进行了一系列实验。实验结果显示配方中加入不同的金属对燃烧过程影响较大，如以钼为改性剂的材料在刚开始呈现出较高的温度，但随
11、着反应的进行，这种温度差距越来越小。而加入铜后，起始温度明显增加并持续到结束。此外美国佐治亚理工学院的 Thadhani。也对 Al+Ni 进行了多年的研究。在含能材料的制备手段方面对于炸药类含能材料目前较常用的方法仍为传统的模压和浇铸两种方法。近几年为了提高炸药的性能、发挥纳米材料的表面特性，提高其实际使用效果，科研人员提出了利用溶胶-凝胶法和碳纳米管阵列，对纳米复合含能材料进行制备所得含能材料的起始反应温度和反应峰值温度都得到了有效的提高。1.2.5 一维冲击波理论气体的一维非定常等截面流动的规律可以帮助我们对爆炸气体产物的一维流动及其对外界的作用等问题进行分析研究。如果在每一瞬间，气体参
12、量在空间的分布只取决于一个坐标，则叫做一维流动，如果这个坐标取通常的坐标 X，则为平面一维流动7。在一般情况下，流动还与时间 t 有关，这种情况就叫做非定常流动，对于一维非定常流动，可以写出气流变化的关系式为：气流的压强 P=P(x,t),密度ρ=ρ（x,t ）,温度-范文最新推荐-9 / 12T=T（x,t）流速 u=u(x,t),普速 C=C(x,t)。气体参数不随时间变化的一维流动，叫做一维定常流动，此时，气体参数的函数表达式中不含有时间t。 在国外，对于预制破片战斗部冲击波和破片场的研究，起步比较早，做的工作比较多，已经有了一套比较完整和系统的理论，并将研究成果应用到防
13、空导弹中。同时，含能破片的研究也比较多，2002 年，美国海军研究评估办公室的空中和地面武器可压计划项目中对含能破片提出了基本概念：在战斗部破片内加入某种含能材料，破片进入目标后，破片的动能和含能材料释放的化学能可提高战斗部对目标毁伤概率。该文献还确定了含能破片中的含能材料的基本选择方向：主要是铝粉末和氟聚合物。2004 年，美国海军武器研发中心对含能破片战斗部进行了试验，试验表明其威力半径是普通破片战斗部的两倍，并断定其潜在的毁伤威力相对普通破片战斗部可提高 500%。为更好的开发韩恩能够破片战斗部，该武器中心的研发部门进行了长期而系统的发展规划。美国 Los Alamos 国家实验室和 S
14、andia 国家实验室以及Raytheon 公司等单位曾在预制破片战斗部的实验研究和数值模拟研究方面做了大量的系统的工作，研究内容包括预制破片战斗部的爆轰驱动机理、破片在目标方向闪的抛散分布特性、破片对不同目标的毁伤效应等各个领域。J.B.Ramsay 和 A.Popolate，Walker.F.E和 Wasley.R.J,H.Mouiard 分别给出了不同条件下裸装药的冲击起爆判据；同时对带壳装药冲击起爆进行了实验研究。但是由于保密的原因，以上研究成果在国外文献上报道很少。1.3 本文的研究内容在一维冲击波理论、炸药冲击起爆判据的基础上，对爆炸型含能破片冲击起爆的整个过程建立了理论模型，并根据理论模型分析各参量对破片内炸药压力、能量的影响。主要内容有：（1）破片所受冲击压力分析：主装药爆炸产生初始冲击波—在隔爆层的衰减—隔爆层向破-
