CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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高效毁伤技术

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    • 制备梯度结构来提高HMX/Al复合材料的燃烧和压力输出性能(英)

      2022, 30(9):886-896. DOI: 10.11943/CJEM2022067

      摘要 (407) HTML (146) PDF 3.91 M (3649) 评论 (0) 收藏

      摘要:含铝炸药因其高能量密度和压力输出而被广泛应用。为了调控和提高含铝炸药的二次燃烧反应和压力输出,以竹子的微观结构为灵感设计了具有分级结构的HMX/Al径向梯度药柱,使用3D打印技术制备了不同铝含量和不同铝颗粒尺寸的HMX/Al径向梯度结构药柱,研究了Al含量和粒径分布对HMX/Al梯度结构燃烧性能和压力输出的影响。结果表明,当HMX/n-Al(160 nm)径向梯度结构按照从中心层向外层Al的质量分数分别为10%、20%和30%分布时,内层的燃烧反应和火焰传播速度比外层更快;其密闭空间内由于气体释放而获得的压力(2337.61 kPa)高于反向分布的梯度结构药柱。当HMX/Al径向梯度结构按照从中心层向外层Al粒径依次为10 μm-Al,5 μm-Al和n-Al分布时,梯度结构药柱的燃烧过程比较缓慢,可以看到单独铝颗粒的燃烧现象。当中间层为n-Al时,HMX/Al径向梯度结构具有最大的压力输出(1512.65 kPa),高于均相的HMX/Al药柱;当中间层为10 μm-Al时,获得了具有双重峰的压力输出。

    • 空心结构的Al/PTFE基反应材料构筑及其燃烧性能

      2022, 30(9):877-885. DOI: 10.11943/CJEM2022074

      摘要 (424) HTML (242) PDF 2.02 M (5973) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究结构对铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)基反应材料燃烧性能的影响,提高氟基铝热剂燃烧性能,利用增材制造技术,制备了实心、空心、核壳结构和限域空心结构的Al/PTFE基反应材料以及限域空心结构的铝/氧化铜(Al/CuO)、铝/氧化铁(Al/Fe2O3)基反应材料。并采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、高速摄影仪和恒容燃烧仪对其微观结构、热性能、燃烧速率以及产气性能进行了研究。结果表明:各样品结构完整,组分均匀;核壳结构和限域空心结构的样品放热量比同质量的实心结构和空心结构的样品低;空心、核壳结构和限域空心结构的样品的燃速分别为实心结构样品的1.44、1.32倍和2.62倍;空心结构和限域空心结构的样品的产气性能与增压速率获得明显提高,其中限域空心结构的样品提升最明显;Al/PTFE基、Al/CuO基和Al/Fe2O3基的限域空心结构材料燃速比其实心结构均有着明显的提升,该结构对Al/Fe2O3材料燃速提升最明显。制备空心结构材料来调控线条的燃烧性能有望对新型高性能武器的设计提供新思路。

    • 新型氧化剂AP-LiP复合物对水下爆炸能量输出结构的影响

      2022, 30(6):591-596. DOI: 10.11943/CJEM2021246

      摘要 (247) HTML (154) PDF 1.12 M (3261) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高混合炸药二次反应的能量,采用溶剂蒸发法制备了新型氧化剂高氯酸铵(AP)-高氯酸锂(LiP)复合物,并采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)对其形貌和晶型进行了表征,采用差示扫描量热法(DSC)对其热分解性能进行了分析;采用电测法对含有AP-LiP复合物、AP-LiP机械混合物及AP的3种高聚物黏结炸药(PBXs)的水下爆炸威力场参数进行测试。结果表明,AP-LiP复合物的晶体形貌较为规则,晶体表面较光滑,粒径分布比较均匀,未发生团聚。AP-LiP复合物的晶型化程度高,晶形较为完整。AP-LiP复合物的热分解性能优于AP-LiP机械混合物。水下爆炸试验结果表明,相对于含AP的PBX炸药,含AP-LiP复合物的PBX炸药的冲击波能、气泡能及水下爆炸总能量分别提高了0.098~0.154、0.254 MJ·kg-1以及0.352~0.408 MJ·kg-1,且随着距离的增加,能量衰减变慢。

    • 铝基水凝胶的铝/水反应机理研究

      2022, 30(6):557-563. DOI: 10.11943/CJEM2021273

      摘要 (300) HTML (165) PDF 1.72 M (5332) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究PVA-nAl/HTPB的铝水反应特性,将端羟基聚丁二烯(HTPB)包覆的纳米铝粉(nAl/HTPB)分散于物理交联法制备的聚乙烯醇(PVA)水凝胶中得到聚乙烯醇-nAl/HTPB。通过研究25、40、55、70、85 ℃和100 ℃下PVA-nAl/HTPB复合物在0.1 mol·L-1 NaOH溶液中的铝水反应及反应后残渣,探究铝水反应机理。结果表明,PVA-nAl/HTPB的最大产氢量和最大产氢速率分别比PVA-nAl高76 mL·g-1和80 mL·g-1·min-1,铝水反应的最终产物为羟基氧化铝(AlO(OH))。

    • 不同Al粒径的PTFE/Al活性射流作用双层间隔靶的实验研究

      2021, 29(7):625-633. DOI: 10.11943/CJEM2021015

      摘要 (485) HTML (225) PDF 5.18 M (2550) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得采用不同铝(Al)粒径制备而成的聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)活性药型罩作用双层间隔靶的毁伤威力特性,采用模压烧结成型法制备了5种不同Al粒径(10,30,70,200 μm,50/70 μm)的PTFE/Al活性药型罩,并开展了相应的静爆威力实验。研究结果表明:随着Al粒径从10 μm增加到200 μm时,活性射流对钢靶和铝靶的破孔面积、等效破裂孔直径、破孔隆起高度以及形成的破坏区域体积均呈现减小趋势,当Al粒径为10 μm时破坏钢靶的毁伤参量为SSteel=0.4 CD(装药直径)、hAl=0.48 CD、VSteel=420 cm3,破坏铝靶的毁伤参量为SAl=3.8 CD、hAl=1.72 CD、VAl=2280 cm3。采用50 nm/70 μm级配Al粒径的PTFE / Al活性射流对钢靶的穿孔效果显著提高,等效破裂孔直径dSteel=0.59 CD。结合实验相关数据拟合得到了活性射流对后效铝靶的爆裂毁伤效应分析模型。

    • 高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药的串联毁伤效应

      2021, 29(7):607-616. DOI: 10.11943/CJEM2020328

      摘要 (433) HTML (267) PDF 1.25 M (2737) 评论 (0) 收藏

      摘要:高速动能破片和包覆活性材料破片串联战斗部兼具高速侵彻毁伤效应及化学能毁伤效应,为研究其对屏蔽装药的串联冲击毁伤行为,建立了高速动能破片和包覆活性材料撞击屏蔽装药的冲击动力学模型,结合活性材料激发理论以及屏蔽装药起爆判据计算分析了高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药的冲击毁伤行为。基于2D-Autodyn平台对高速动能破片和包覆活性材料冲击屏蔽装药过程进行了数值模拟。对比验证了理论计算和数值模拟的一致性,结合理论分析和数值模拟结果讨论了影响屏蔽装药毁伤的主要因素、可能存在的毁伤模式和各毁伤模式之间的转变条件。结果表明:高速动能破片和包覆活性材料对屏蔽装药作用主要存在前段侵彻冲击引爆模式(Ⅰ)、主体段侵彻冲击引爆模式(Ⅱ)、活性材料未反应且侵彻未引爆模式(Ⅲ)、活性材料反应增强引爆模式(Ⅳ)及活性材料反应未引爆模式(Ⅴ)等五种毁伤模式;在材料和结构一定的情况下,撞击速度和屏蔽厚度是影响毁伤模式的主要因素;所建立的理论模型可较好地预测上述毁伤模式。

    • PTFE基含能药型罩射流释能特性及影响因素

      2021, 29(7):617-624. DOI: 10.11943/CJEM2021041

      摘要 (494) HTML (204) PDF 5.70 M (2639) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究聚四氟乙烯(PTFE)基含能药型罩的动态释能特性及其形成的射流对目标的侵爆毁伤效果,采用静爆试验测量了含能射流与铝射流在准密闭容器中的动态超压,并通过理论计算得到射流释能及释能效率。分析认为,含能射流在成型过程中会发生爆燃反应,相比于铝射流,含能射流超压峰值可提升3~4倍。对于30 g含能药形罩,钨(W)含量为0%~70%时,随着W含量提高,射流释能降低,但药型罩承受爆炸驱动载荷提高,且钨颗粒与活性金属摩擦加剧,射流释能效率提高。对于PTFE/Ti药形罩,在13~30 g范围内,随着药型罩质量增加,射流释能量提高,但侵彻体成型压力降低,射流释能效率下降。

    • 微纳米铝粉的氧化动力学研究进展

      2021, 29(3):251-266. DOI: 10.11943/CJEM2020146

      摘要 (857) HTML (508) PDF 5.42 M (3269) 评论 (0) 收藏

      摘要:微纳米铝粉发生氧化反应是其放热释能和老化失活的重要途径,分子动力学和反应动力学是阐明铝粉氧化反应的微观机制,为定量水平描述氧化反应进程提供了必要手段。按照反应体系的类型,将铝粉的氧化反应分为铝-氧、铝-水以及铝-其他氧化物反应体系,综述了近年来分子动力学和反应动力学在上述反应体系中的进展,对铝粉氧化动力学的机制及氧化壳层、粒径、原子扩散速率、温度和氧浓度等关键影响因素进行了讨论,展示了分子动力学和反应动力学方法在铝氧化行为研究中的灵活性和有效性。在此基础上,针对不同氧化反应体系亟待解决的重要问题进行了分析和展望,提出未来重点需解决多因素作用下的氧化动力学、铝-水(气态)反应动力学,以及深化铝-其他氧化反应动力学研究等问题。

    • 地下钢筋混凝土拱形结构在顶爆条件下的抗爆试验

      2021, 29(2):157-165. DOI: 10.11943/CJEM2020281

      摘要 (690) HTML (408) PDF 5.09 M (2907) 评论 (0) 收藏

      摘要:拱形结构作为地下工程的主要结构形式之一,目前大多研究都集中在数值仿真上,所得到的结构破坏特征及响应数据缺乏相应的试验验证,不能充分地指导地下工程的抗爆设计。为研究地下钢筋混凝土拱形结构在爆炸荷载作用下的破坏模式及抗爆性能,对其在顶爆条件下开展了5个不同爆炸距离和装药量的试验。结果表明:在同一爆距下,随着装药量的增加,拱形结构的破坏程度逐渐增加,破坏模式为由背爆面产生裂纹发展为混凝土层裂脱落、钢筋隆起变形,直至拱顶中心处混凝土塌落显著、钢筋严重弯曲变形。顶爆下拱形结构的破坏不仅与比例爆距相关,还受到爆距的影响,同一比例爆距下,爆距越大拱结构的破坏越显著。通过分析位移响应与装药量及爆距的关系,初步提出了以挠跨比为依据的破坏等级划分方法,为今后的结构破坏评估分析提供试验支撑。

    • 双层含能药型罩K装药射流成型及侵彻性能试验

      2021, 29(2):149-156. DOI: 10.11943/CJEM2020231

      摘要 (607) HTML (357) PDF 40.23 M (3288) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高含能材料形成射流对目标的侵彻深度,设计了一种基于K装药结构的Al/Ni-Cu双层含能药型罩聚能装药结构,其内层罩为无氧铜,外层罩为Al/Ni含能结构材料。分别开展了Al/Ni-Cu双层含能药型罩与Cu-Cu双层药型罩的聚能射流成型X光试验、侵彻钢锭静破甲试验和对典型混凝土靶标的侵彻威力试验。研究结果表明,双层含能药型罩K装药起爆后可形成连续射流,侵彻的钢靶和混凝土靶中有明显的开坑区形成,但射流对侵彻过程的扩孔作用不明显。Al/Ni-Cu双层含能药型罩可发挥动能和化学反应的联合侵彻毁伤效应,与Cu-Cu罩相比,在靶中形成射流堆积更少,对钢靶的侵彻深度和侵彻体积分别提高了20.1%和23.0%,对混凝土靶的侵彻深度和侵彻体积分别提高了17.2%和45.6%。

    • 全含能侵彻战斗部对多层钢介质的毁伤威力表征技术

      2021, 29(2):141-148. DOI: 10.11943/CJEM2020256

      摘要 (710) HTML (854) PDF 9.03 M (3265) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现全含能侵彻战斗部毁伤威力的有效评价,基于125 mm火炮建立了全含能战斗部毁伤威力表征试验系统,从侵彻扩孔、高温高压、纵火引燃等多个方面对战斗部毁伤威力进行了多物理场信息描述。结果表明,16 kg战斗部在952 m·s-1速度条件下侵彻5层钢靶能够形成强烈火光,持续时间约120 ms,最大扩散范围超6 m×10 m,最高温度约2100 ℃,相比于惰性战斗部,温度增益约1270 ℃,1.2 m处的超压增益约为0.16~0.5 MPa,对5层钢靶破孔面积的累计增益达到300%以上,对油箱燃油有良好的纵火引燃效果。

    • 铝-氟聚物反应性物质制备及研究进展

      2021, 29(1):78-86. DOI: 10.11943/CJEM2020113

      摘要 (563) HTML (573) PDF 11.94 M (5428) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述了物理混合法、球磨法、气相沉积法、静电喷雾/纺丝法、溶剂/非溶剂法、3D打印法六大类制备方法,从产品性能、方法的优缺点等角度对近些年来铝-氟聚物反应性物质的研究进展进行简要综述。介绍了铝-氟聚物反应性物质在慢升温速率和快升温速率下的反应过程。指出今后研究的重点方向为:设计一种能集各种制备方法优点于一身的新方法,加强铝-氟聚物反应性物质受热时氟聚物和铝的反应机理的研究。

富氮杂环含能化合物的创制

年第卷第

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