火工品杂志

火工品杂志2023年第4期

• 针刺式无污染型爆炸螺栓分离特性及机理研究

  蒋文灿

  为了研究针刺式无污染型爆炸螺栓分离特性及机理，采用LS-DYNA软件的ALE流固耦合算法对爆炸螺栓在不同装药量下的分离机理和分离特性开展数值模拟研究，并通过试验对爆炸螺栓分离性能进行验证。数值模拟计算结果表明，在延期雷管端面设计更大直径的装药能够增加爆炸压力波作用在剪切块上的时间，同时增大爆轰产物气体膨胀与分离结构的有效作用面积，提高爆炸螺栓的分离能力；爆炸螺栓分离速度随着装药量增加先增大后减小，当装药量超过极限装药量时，爆轰波将导致内部结构破坏，产生多余的破片和气体泄漏。验证试验表明0.251g装药量的爆炸螺栓能够可靠分离，满足设计要求，分离后的最大径向尺寸与数值模拟计算结果最大误差不超过3%。

• 飞片冲击镍、硅和铜隔爆材料的理论 计算与仿真

  贺 翔

  为了获得钛飞片冲击时镍、硅和铜3种材料隔爆件内部的冲击波衰减规律和隔爆HNS-Ⅳ的临界厚度，建立了飞片冲击下的隔爆理论和仿真模型，计算了3种材料隔爆件和HNS-Ⅳ传爆药内部的冲击波参数，并结合HNS-Ⅳ的Π-τ临界起爆判据得到了3种材料隔爆HNS-Ⅳ的临界厚度。结果表明：3种材料隔爆件按照其内部冲击波压力和衰减系数由大到小的顺序依次为：镍、铜、硅；按照冲击波脉宽由大到小的顺序依次为：铜、硅、镍。当飞片速度为1 600～3 200 m·s-1时，镍、铜和硅材料对应的隔爆HNS-Ⅳ的临界厚度分别为：0.26～0.59 mm、0.41～0.74 mm和0.60～1.04 mm。

• 基于CAN总线可寻址远距离多点点火网络系统设计与试验

  杨 康

  为了提高烟幕防御系统的安全性、可靠性和智能化程度，采用总线网络拓扑结构与协议编码可寻址方式，设计了基于CAN总线可寻址远距离多点点火网络系统，开展了系统的500 m远距离可寻址功能、电性能测试和系统点火试验。结果表明：智能点火器输入线缆每增加45 m，线缆电压损耗为5.389 mV·m-1，线缆压降增加1.34 %，输出电压幅度降低2.95 %；随着系统输入电压升高，智能点火器充电电压升高，放电电压增大，5 A和10 A电流对应的放电脉宽增大。系统能实现单点可寻址点火和多点可寻址延迟点火功能，为烟幕防御系统的智能点火方式设计与应用提供依据。

• 半导体桥火工品静电响应特性研究

  丁跃伟

  为明确半导体桥火工品发火感度与静电感度的关系，以及并联TVS二极管时的分流规律，按照GJB 5309.14-2004 火工品试验方法第14 部分：静电放电试验 和GJB/Z 377A-1994 感度试验用数理统计方法 对半导体桥火工品静电加载后的阻值变化、桥区损伤以及感应能量进行了测试与表征，同时对发火感度进行了测试，拟合出电压与能量方程式。结果表明：采用50%发火电压计算出的静电感度与实测静电感度的偏差约10%；静电放电经TVS二极管分流后加载到半导体桥火工品上的电流约为总电流的40%，而加载到火工品上的能量占比随静电放电电压的增大而减小。

• 液氧-甲烷发动机点火器接口过度烧蚀问题研究

  李 琳

  针对某液氧-甲烷发动机试车中出现的点火器与管路接口过度烧蚀问题，进行了原因分析及试验验证，提出改进措施并对其进行试验验证。结果表明：接口倒台阶和缝隙过大是造成过度烧蚀的原因。采用“突变式”变径结构代替“斜面过度”变径结构，可避免点火器与管路内径公差设计不合理及装配不对位造成的倒台阶问题；并且，将石墨垫圈厚度由4.0～4.5 mm调整为2.6～3.0 mm，可使压紧后接口缝隙小于0.1 mm。试验表明改进措施有效。

• 一种平面射孔技术用射孔弹侵彻性能研究

  鲁 坤

  为研究89型平面射孔弹药型罩和壳体内腔结构对其侵彻性能的影响，设计了4种不同结构的平面射孔弹，对其形成射流的速度、形态和穿孔效果进行了仿真，优选出最佳设计方案研制成89型平面射孔弹，并对其装枪后的侵彻性能和抗爆性能进行了试验验证。结果表明：多曲线变壁厚结构药型罩与弧面平顶壳体内腔结构为89型平面射孔弹的最优设计方案。该方案射孔弹形成的射流头部速度高、连续性好，且射流拉伸长、罩体质量利用率高、穿孔效果好。该方案射孔弹装枪侵彻钢靶平均穿深为108.0 mm，平均穿孔孔径为6.57 mm；射孔后射孔枪胀径小，套管完好、无胀径和裂纹，套管孔眼平均孔径为6.45 mm，一致性为98.45%。

• 桥塞工具用电点火具研究

  张 虎

  为了提高桥塞工具用电点火具的点火安全性和可靠性，对现役国产电点火具结构进行了改进设计，将电点火具的承压导电组件设计为独脚式插针一体化集成结构，换能元件设计为2个25 Ω电阻与35 μm 6J20镍铬合金桥丝串联的点火帽结构，输出装药为2.5 g的FSY-1点火药；测试了电点火具的发火感度、耐压性能、耐温性能以及输出点火能力，并通过下井试验对电点火具的点火安全性和可靠性进行了验证。结果表明：电点火具在0.8 A发火电流条件下，能够可靠发火，点燃桥塞火药，并能够满足耐温170℃/2h及耐压100 MPa的技术指标。

• 点火方式对高温后叠氮化铅起爆能力的影响

  彭加斌

  为探究点火方式对高温后叠氮化铅（LA）起爆能力的影响，以羧甲基纤维叠氮化铅（CMC-LA）作为始发装药装填于某耐高温雷管中，采用电点火头、破片和撞击火帽3种点火方式，对未经历高温和经历230℃/100h后装填CMC-LA雷管的起爆能力进行了试验。结果表明：未经历高温的CMC-LA在3种点火方式下起爆HNS-Ⅱ的成功率均为100%； 经历230℃/100h后的CMC-LA在电点火头、破片和撞击火帽点火方式下起爆HNS-Ⅱ的成功率分别为60%、87.5%和100%。

• 射流斜侵彻薄层装药结构数值模拟和试验研究

  梁 宇

  为揭示聚能射流以不同法线角侵彻时薄层装药反应装甲中夹层药的起爆和传爆规律，开展了聚能射流斜侵彻薄层装药反应装甲试验，并采用动态有限元软件ANSYS/LS-DYNA对侵彻过程进行了数值模拟，分析了夹药层单元反应情况。结果表明：聚能射流在引爆夹层药后，初始爆轰波传播方向与射流侵彻方向相同，且在起爆点周围形成半圆环状死区；随着爆轰增长，爆轰波绕过死区，在药层中继续稳定传播，波阵面呈椭圆形。拟合出某一时刻的爆轰波波阵面曲线公式，得到了法线角对爆轰波波阵面的影响规律：当法线角为0°时，爆轰波波阵面呈圆形；随着角度增大，波阵面变成椭圆形；法线角55～65°时，爆轰绕射现象使椭圆形长短径位置发生互换，导致夹层药单元全部反应。

• 壳体约束对聚能射流破甲威力影响研究

  寇鹏飞

  为研究壳体约束对带壳聚能装药破甲威力的影响，应用AUTODYN-2D有限元分析软件对壳体密度、壳体厚度以及高分子衬层对聚能射流形成及破甲的影响进行了模拟研究，并进行了试验验证。结果表明：无壳装药加装金属壳体会使得部分射流的速度增大，当裸药柱的破甲水平较高时，部分射流速度的提高会使得预先设计的射流速度梯度发生变化，导致射流在中段出现堆积甚至断裂，使射流的破甲深度降低；密度越大的壳体对射流成型的影响越大，同时射流破甲深度的降低越大；当壳体材料一定时，壳体厚度的变化对射流破甲性能的影响较小，并且铝壳厚度为0.02倍装药直径时壳体对射流破甲性能的影响最小；在药柱和壳体之间加装低密度、低声速的聚乙烯衬层后射流的破甲深度提高了14%，可见聚乙烯衬层能够降低金属壳体对射流破甲性能的影响。

• 升温速率对HMX基大长径比压装装药 烤燃特性的影响研究

  董泽霖

  为了研究升温速率对大长径比压装装药烤燃响应特性的影响，针对长径比为5∶1的HMX基压装炸药装药开展了不同升温速率（0.055~ 5.000℃?min-1）的烤燃试验，获取了炸药装药点火时间、点火时刻不同位置的温度。建立了炸药烤燃过程的计算模型，计算了不同升温速率下炸药装药的点火位置、温度分布和点火时间。结果表明：随着升温速率的增加，点火时刻装药中心区域温度逐渐降低，边缘区域温度逐渐上升；点火区域由位于装药中心的椭圆形逐渐变为哑铃形，最后成环状分布于装药边缘区域；点火位置和装药内部温度分布是影响装药反应烈度的重要因素。

• 炭黑种类及含量对RDX-CMDB推进剂 低压燃烧性能的影响

  孙兵兵

  为了调节RDX-CMDB推进剂低压条件（1~6MPa)下的燃烧性能，通过造粒浇铸工艺制备了推进剂样品，研究了炭黑种类（CB-1、CB-2及CB-3）和含量变化（0~1%）对RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响，测试和计算了不同工作压强下的燃速和压强指数。结果表明：不同种类的炭黑均可提高RDX-CMDB推进剂在1~6MPa压强范围内的燃烧速度，其中炭黑CB-3对RDX-CMDB推进剂低压条件下燃烧性能调节作用最优；随着炭黑（CB-3）添加含量增加，RDX-CMDB推进剂的燃速也逐渐增加，燃速增加幅度在炭黑添加含量为0.75%左右达到最大；同时，RDX-CMDB推进剂的燃速压强指数在1~6MPa范围内先降低后增加，炭黑添加含量为0.5%时燃速压强指数最低为0.37。

• 声共振混合造粒中溶剂使用量的优化

  王 建

  为了降低某TATB基声共振混合造粒工艺中的乙酸乙酯使用量，提出将粘合剂溶液浓度由6wt%提高至8wt%，以及采用粘结剂干粉替代部分粘结剂溶液的改进措施。研究了提高粘结剂浓度下的最优工艺条件以及该工艺条件下造型粉的均匀性及力学性能；同时，探讨了粘结剂干粉的加入比例对造型粉的影响。结果表明，上述优化措施不仅保证某TATB基的混合均匀性和力学性能与原工艺条件下的相当，而且降低了33%乙酸乙酯使用量，大幅提高了制造效率，减少对环境和人员的危害并节约成本。

• 硝酸铵水溶液析晶点在线无人化测量方法的研究

  王 枚

  为实现硝酸铵水溶液析晶点的在线远程测定，设计制作了一种在线无人化测量硝酸铵水溶液析晶点的装置。通过对接视频监控系统观察水溶液析晶过程，并对比分析使用该装置测量析晶点与传统人工手摇测量析晶点的测试结果。结果表明：相较于传统人工手摇方法，该装置测量硝酸铵水溶液析晶点的取样量更大、析晶过程的识别更准确、温度数据获取更直接；该装置测量所得硝酸铵水溶液析晶点平均温度极差能够控制在0.5℃以内，随着测试样品温度的升高，测量结果波动性小、方差保持稳定、置信度更高。该装置初步实现了“人机隔离、机器换人、黑灯工厂”的安全生产模式，在确保测量精度与准确性的同时控制了成本，能够满足实际工业生产需求，具备一定的应用价值与推广可行性。

• 一种新型自动发火感度试验装置的设计研究

  刘毅敏

  针对现有含能材料发火感度试验装置操作繁琐的不足，基于发火感度试验的原理及流程，设计了一种新型自动发火感度试验装置。该装置采用移动终端作为控制核心，控制高精度数控电压源实现高效的电压调节，使用光电传感器检测含能材料试验样品的响应状态，并通过串口通信实现试验流程的自动闭环，以满足含能材料发火感度试验的测试精度。采用试验验证的方法对某半导体桥发火件的发火感度进行了D优化法试验，结果表明发火感度值与经验积累值一致。