火工品杂志

火工品杂志2023年第3期

• 多点起爆驱动飞片的数值模拟研究

  任小伟

  为了给高速大尺寸加载装置设计提供参考，基于流固耦合算法对炸药驱动飞片的过程进行了数值模拟，分析了不同起爆网络和装药高度对飞片平面范围和速度的影响。结果表明：保持装药高度相同，飞片平面范围主要受起爆网络排布的影响，三角形点阵网络作用下的飞片平面范围优于四边形点阵网络；各多点起爆网络作用下飞片的速度无明显区别，但相对于单点起爆均有明显提升，85mm装药高度27点起爆网络作用下飞片速度提升24.6%；保持起爆网络相同，飞片平面范围随装药高度增加而减小，飞片速度随装药高度增加而增加。

• 高钝感半导体桥安全性能研究

  李晨铭

  为使半导体桥（SCB）火工品满足2A4W 5min不发火的钝感要求，通过在SCB上集成负温度系数（NTC）热敏电阻，设计制作了一种高钝感半导体桥火工品（NTC-SCB）。采用仿真与试验相结合的方式，对其恒流激励下的安全性能进行研究，并验证其在不同电容激励下的发火性能。结果表明：恒流输入2A 4W时，通电50 s后NTC-SCB达到热平衡状态，此时NTC热敏电阻的分流为65%，桥区温度为208 ℃，较未集成热敏电阻的SCB降低68％；5 min试验结束后，NTC-SCB未出现意外发火、桥区熔断现象；经安全电流测试的NTC-SCB在47 μF 30 V、47 μF 50 V电容激励下均可靠发火。

• RDX驱动台阶式飞片的速度试验研究

  先明春

  为提高RDX驱动台阶式飞片的可靠性，基于光子多普勒测速技术（Photonic Doppler Velocimetry，PDV）搭建了激光点火RDX驱动台阶式钛合金飞片的速度测试系统，试验研究了RDX装药量、飞片剪切厚度及飞片厚度对飞片速度的影响。结果表明：当装药量从40 mg增加至85 mg，飞片峰值速度由494.46 m·s-1线性增加至591.86 m·s-1；当飞片剪切厚度从0.2 mm增加至0.8 mm，飞片峰值速度由508.98 m·s-1线性增加至557.53 m·s-1；当飞片厚度从1.0 mm增加至2.5 mm，飞片峰值速度由561.32 m·s-1指数衰减至397.34 m·s-1，同时飞片动能由1.347J线性增加至1.688 J。因此，通过增加RDX装药量、飞片剪切厚度或飞片厚度可以提高RDX驱动飞片冲击起爆的可靠性。

• 微起爆器静电响应特性

  解瑞珍

  为明确基于MEMS工艺的微起爆器静电响应特性，按照GJB 5309.14-2004 火工品试验方法第14 部分：静电放电试验 的要求，对不同静电放电条件下的微起爆器感应电流、阻值变化、桥区损伤、发火感度进行了测试与表征。结果显示：对于50%静电发火电压为21.91 kV的微起爆器，静电电压小于17.5kV时，微起爆器电阻值基本保持不变，桥区显微镜照片显示无损伤；20.0，22.5 kV静电放电后，微起爆器换能元桥区出现了分层或断裂，27.5，30.0 kV静电放电后，微起爆器换能元桥区表面出现了条纹鼓起或明显烧蚀；静电加载后微起爆器桥区损伤不同，50%发火电压的变化也不同；桥区未出现损伤，发火感度未出现显著变化。本研究为揭示微起爆器静电环境失效机理以及加固设计提供了基础数据支撑。

• 约束对雷管传爆能力的影响分析

  潘守华

  为了研究约束对雷管传爆能力的影响，选用不同约束材料及约束通道尺寸，采用GJB 736.3-1989 火工品试验方法 轴向输出测定钢块凹痕法，对雷管或导爆管的传爆能力进行了试验研究。结果表明：约束材料为铜、不锈钢、铝，雷管轴向起爆下级装药能力依次降低；当传爆通道固定时，雷管输出盖片外露直径小于传爆通道直径，更有利于雷管远距离起爆下级装药；雷管起爆导爆管存在起爆距离要求，对于小尺寸雷管，应尽量将传爆距离控制在5 mm以下。

• 橡胶叠层装药反应装甲干扰聚能射流作用研究

  张华申

  为降低爆炸反应装甲的附带损伤同时保证一定的防护性能，在爆炸反应装甲中夹入一层橡胶层，设计了一种新结构的橡胶叠层装药反应装甲，通过试验及数值模拟研究了法线角和橡胶层与炸药层位置关系对橡胶叠层装药反应装甲防护性能和附带损伤的影响。结果表明：在法线角65°时，橡胶层在前和炸药层在前2种结构的防护效果较橡胶复合装甲分别提升66.7%、26.7%；并且炸药层在前的结构产生了局部爆炸，其飞板速度较同厚度的“三明治”结构爆炸反应装甲降低了约75%，有效减小了爆炸反应装甲的附带损伤。

• 电火工品电磁响应表征技术研究进展

  姚洪志

  电火工品电磁响应定量表征是评价电火工品电磁场中安全性和可靠性的重要手段，本文综述了电火工品电磁响应表征技术的发展脉络、原理方法、实际使用等相关内容。在电磁波频率0.01~400MHz、电场强度200V/m条件下，比对了红外比色、白光干涉、电磁耦合3种方法的测量结果，并在理论上分析了测量结果产生差异的原因。最后对现有定量表征方法的具体应用给出了参考，并展望电火工品电磁响应表征技术。

• 火工品寿命评估方法和寿命评估现状分析

  恒波

  针对国内火工品寿命评估方法和寿命评估现状，进行了火工品贮存寿命评估方法与标准分析、加速模型与加速系数对寿命评估结果的影响分析，以及试验程序设计对寿命评估结果的影响分析，探讨了采用加速寿命试验方法进行火工品寿命评估结果与自然环境下火工品贮存寿命产生偏差的原因，并提出了火工品寿命评估方法使用建议，为新型高价值弹药的贮存寿命研究提供支持。

• B/KNO3点火药低压燃速规律研究

  刘攀

  为了研究B/KNO3点火药在低压下的燃速规律，制备了B/KNO3点火药，并测试了B/KNO3点火药在不同低压环境、不同初始温度条件下的燃速规律。结果表明：低压环境下，B/KNO3点火药的燃速随着环境压力下降呈线性减小；同一环境压力下，随着初始温度升高，B/KNO3点火药的燃速缓慢增大；环境压力比初始温度对B/KNO3点火药燃速的影响更大。

• 二元复合结晶炸药HMX/LLM-105的溶剂-非溶剂法制备研究

  荆苏明

  为降低1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（HMX）的感度，采用溶剂-非溶剂法制备了二元复合结晶炸药HMX/LLM-105，并采用X射线粉末衍射（PXRD）、扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对其进行表征；采用差示扫描量热法（DSC）分析其热分解性能，并进行了机械感度测试。结果表明：HMX/LLM-105的晶体形貌与原料单质炸药明显不同；HMX/LLM-105在放热过程中仅有1个放热分解峰，分解温度为271.6℃，放热效率更高；HMX/LLM-105的特性落高H50为68 cm，较HMX提高了42 cm，降感效果明显。

• 工业雷管薄壁壳环矢缩径力学性质模型研究

  李红军

  为研究工业雷管薄壁壳环矢挤压缩径成形工艺的力学性质，采用微元法结合弹塑性理论对环矢缩径成形工艺力学性质进行理论分析，并建立工业雷管薄壁壳环矢缩径有限元模型，利用ANSYS软件对缩径成形过程进行数值模拟，探究了管壳缩径成形的应力应变分布规律，并通过试验对仿真模型的准确性进行了验证。结果表明：薄壁壳变形区最大等效应力出现在模具锥角与管壳接触的边线处；成形区的应力应变沿中心截面对称分布，随着位移进给量增加，应力应变沿纵截面线呈缓-快-缓的趋势增大，沿横截面线呈先减小再增大分布，内壁的最大应力及最大应变均略大于外壁。

• 碳钢-不锈钢水下爆炸焊接的试验研究

  赵 昕

  为探究中间水层厚度及炸药厚度对Q235R碳钢-304不锈钢水下爆炸焊接质量的影响，设计了不同工艺条件下的水下爆炸焊接试验，测试了焊接过程中基复板的结合速度和结合压力，并对复合板结合界面波形和力学性能进行了检测。结果表明：水下爆炸焊接由于对基复板进行了抽真空处理可以采用高爆速炸药；当中间水层厚度一定时，增加炸药厚度反而导致复合板力学性能下降；当炸药厚度一定时，随着中间水层厚度增大，结合压力减小，导致结合界面波形的波长和振幅均增大，复合板力学性能下降。

• 焊接参数对不锈钢/铜爆炸焊接影响的数值模拟

  缪广红

  为了研究基复板间距和装药质量比对不锈钢/铜爆炸焊接质量的影响，采用ANSYS/LS-DYNA软件中的ALE算法，对装药质量比分别为1.5和2.5，基复板间距分别为0.075，0.150，0.300，0.450 cm时的不锈钢/铜爆炸焊接过程进行了数值模拟，计算了爆炸焊接窗口，分析了爆炸焊接过程中碰撞压力、竖向位移、碰撞速度及塑性变形等动态参数，并采用二维SPH算法对不同间距和装药质量比条件下的结合界面进行了模拟。结果表明：2种装药质量比和4种基复板间距下不锈钢/铜均能成功焊接；适当增大基复板间距并提高装药质量比，可以有效提升碰撞速度，增大结合界面波形，从而提升不锈钢/铜焊接质量

• 柔性障碍物对管道内甲烷爆炸特性的影响研究

  路 长

  为了探究柔性障碍物对管道内甲烷爆炸特性的影响，在自行搭建的半封闭水平管道内放置柔性阻火布，试验研究阻火布在不同位置时的甲烷爆炸火焰演化形态、火焰传播速度、爆炸超压。结果表明：火焰传播至柔性障碍物前的传播速度小于无柔性障碍物工况；火焰通过柔性障碍物后，火焰形态褶皱明显，加速传播；柔性障碍物距离点火源越远对爆炸火焰传播减速效果越好；柔性障碍物的存在推迟了爆炸压力峰值到达的时间。

• 表层套管用外切割器的数值模拟及试验研究

  李 凯

  针对报废油水井内油层套管和表层套管的回收打捞处理需求，设计了一种用于切割表层套管的外切割器。采用ANSYS/ AUTODYN软件对设计的切割器装药结构进行了数值模拟计算，并开展了切割器地面原理试验及模拟井下环境切割试验研究。结果表明：设计的聚能切割器（药型罩角度85°，罩宽33.9 mm，梯黑40/60熔注型混合装药）对N80钢切割深度可达25mm，不仅完全切断模拟目标表层套管，而且可实现对其周围水泥环的破坏，满足设计需求。本研究为解决报废井表层套管回收打捞处理提供了一种有效的技术手段。

• 一种显著降低大型礼花弹运输危险级别的包装形式

  江资成

  为解决大型礼花弹和纯响弹不能运输的问题，设计了一种大型礼花弹的新包装形式。该包装通过一定厚度的蜂窝纸板隔离箱内的礼花弹，增大了箱内礼花弹间的距离，减少了箱内烟火药密度。通过联合国系列6试验的验证，表明该包装形式能阻断礼花弹爆炸后产生的冲击载荷的传播，可将大型礼花弹的危险级别由1.1G降为1.3G，且新型包装的安全性能（抗跌落和抗冲击）明显改善，性价比优于目前其他的礼花弹改善包装形式。