复合装药冲击波超压性能研究

2015-01-09李常青

中国军转民 2015年8期

■ 李常青樊虎

复合装药冲击波超压性能研究

■ 李常青樊虎

本课题设计了由理想炸药和非理想高威力炸药组成的内外复合装药结构，用压力传感器法对其冲击波超压性能进行了试验研究，并与单一装药结构的冲击波超压性能进行了比较，结果表明，由外部为高爆速炸药、内层为低爆速炸药组成的复合装药结构的冲击波超压值，测试点上均比单一装药结构的冲击波超压值有明显提高。

1.引言

与研制新型单质炸药、混合炸药相比，利用现有炸药进行合理的结构设计从而实现提高武器的安全和性能要求更容易实现，并且具有较高的实用性、灵活性。

国外对复合装药的研究较多，也比较深入，如美国[1]对由B2249(外)/WFQ（内）组成的双层复合装药结构的进行了深入研究，研究表明，该双层复合装药不仅能够满足快速烤燃、慢速烤燃、枪击、摩擦感度及殉爆试验的要求，更为重要的作为水下水下炸药，其气泡能比PBXN-103提高15%。美国的Arthar.Spencer 、John D.Cor1ey等人研究了复合装药对破片速度及炸药冲击波超压性能的影响[2]，研究结果表明双层装药明显提高了破片的加速能力。

我国在复合装药方面也开展了一些研究，胡双启等[3]为解决钝感主装药的起爆可靠性问题，进行了传爆药与主装药复合装药的研究，肖绍清等[4]提出利用复合装药实现减低爆破地震、提高光面爆破效果等。牛余雷[5]等研究了复合装药爆炸能量的输出特性等。但总体来说，国内有关复合装药对炸药冲击波超压性能影响的研究尚处于探索阶段，文献资料较少。

本课题在对复合装药作用原理进行分析的基础上，设计了三种复合装药结构试验方案，采用压力传感器法对各种方案的冲击波超压进行了测试研究，通过对试验结果的分析，比较了几种方案对冲击波性能的影响。

表1 试验炸药组成

2.试验

2.1 试验方案设计

采用两种不同爆轰性能的炸药进行复合装药，可实现其爆轰性能的协同效应，即高爆速理想炸药在药柱起爆后首先作用，为高爆热含铝非理想炸药提供一个高温、高压的反应环境，使其中的铝粉能够有效而快速的发生反应，能够有效持续冲击波超压，从而提高药柱的整体爆轰性能。基于上述原理，首先以高爆速理想炸药和高爆热非理想炸药两种炸药作为原材料，并采用内外层装药结构进行方案设计；其次考虑到复合装药爆轰性能与内外层炸药的体积存在一定的匹配效应，通过计算，将内层药柱和外层药筒之间的体积比设计为1∶1.8；第三，为更好地进行结果比较，采用相同的内外层药柱体积比例和相同总体积，用不同的炸药匹配方式设计了三种装药结构，具体的试验方案见表1和图1。

2.2 试验样品制备

试验药柱制备采用二次浇铸成型的工艺方法，即首先浇铸内层药柱，在其固化后称称重，然后进行外层药柱的浇铸，制成复合装药药柱。试验所用四种药柱均为裸药柱。

图1 复合装药结构示意

图2 现场布置

表2 冲击波超压测试结果

2.3 试验

试验中，测试药柱均水平放在1.5m高托弹架上，均采用一端起爆方式起爆。在距爆心6m、7m、8m位置上布置测压传感器，每个爆心距布置三个，共9个传感器，现场布置图见图2。

3.结果与讨论

取相同爆心距上三个传感器测得超压平均值作为测试结果，见表2。对比表2中三种方案的测试结果可知，复合装药结构方案1的冲击波超压峰值均比单一装药结构方案3的冲击波超压峰值有明显提高，经计算方案1的超压峰值较方案3在6m、7m、8m处分别提高了22.62%、32.13%和13.94%，由此可知，与单一高爆热炸药相比，当外层装药为高爆速炸药、内层为高爆热炸药的复合装药结构可显著提升炸药的冲击超压值。

对比方案2和方案3可知，内层采用高爆速的理想炸药，外层采用低爆速的非理想炸药组成复合装药结构时，其冲击波超压峰值在6m处有所降低，在7m、8m处无明显变化，显示该复合装药结构不利于爆炸冲击波超压峰值的提高。

方案1之所以能提高爆炸冲击波超压峰值，可能是由于药柱起爆时，外层理想高爆速炸药爆炸首先作用，其产生的高温高压环境给内层非理想炸药的爆轰提供了有利条件，使其所含铝粉能够快速充分反应，反应释能能够持续加载爆轰波，因此宏观上表现出冲击波超压峰值的提高。