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Al/PTFE活性破片冲击起爆释能特性研究

Al/PTFE活性破片冲击起爆释能特性研究

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作者：苏书艺湘潭大学

学位级别：硕士

为了进一步提高导弹战斗部的杀伤威力,越来越多的研究机构开始重视在战斗部上使用活性材料的问题,而活性金属材料便是最佳的选项之一,由其制成的活性毁伤元同时拥有金属的力学强度、高能炸药的化学能量以及惰性材料的安全性,这些特点让... 详细信息

为了进一步提高导弹战斗部的杀伤威力,越来越多的研究机构开始重视在战斗部上使用活性材料的问题,而活性金属材料便是最佳的选项之一,由其制成的活性毁伤元同时拥有金属的力学强度、高能炸药的化学能量以及惰性材料的安全性,这些特点让活性金属材料应用在战斗部时,不仅能提高毁伤威力,而且不需要对弹体原有的结构设计做出太大的改变,因而受到了广泛的关注。活性破片指的是由活性金属材料制备而成的预制破片,在实验研究中则通常将其制成圆柱形或球形的弹体,一般由两种以上的金属粉末,或金属粉末和聚合物基体粉末混合后,经高压压实、低温真空烧结等工艺方法制备而成,有一定的侵彻能力,仅在强冲击载荷作用下可发生剧烈化学反应并释放大量热量。毁伤目标过程中,活性破片能侵彻击穿目标,且能在目标内爆炸或爆燃,对目标产生更大的毁伤效果,毁伤威力获得大幅度甚至是跨越性的提升。本论文将从实验、理论和仿真三方面来研究活性金属材料的释能特性,主要研究内容和结果如下:1.对活性弹体高速冲击准密闭反应容器的释能实验进行了研究。该实验的本质是模拟活性破片的真实应用,本文将该实验与烈性炸药在密闭容器内的静爆实验作对比,分析两个实验的相似之处和不同之处。结果显示,研究烈性炸药静爆的分析方法和数据处理方法也适用于活性金属材料。结合材料和实验自身的特征,对活性弹体冲击起爆的实验数据曲线进行解读和处理,获得反应热随时间变化的关系曲线。2.对计算活性破片反应热的公式进行深入的理论分析。计算活性破片反应热的公式是建立在一定的假设条件之上的,为了验证假设成立,本文针对实验中存在的侵孔泄压现象,运用拉瓦尔喷管内流体流动的相关理论,研究与之相似的泄压现象,结合实验自身特征,建立了侵孔泄压模型并验证假设。另外,本文还将泄压模型与准静态压力模型结合,建立了一个包含泄压、传热等多种影响因素在内的反应热计算模型,计算结果更准确。3.对Al/PTFE活性破片冲击起爆的过程做一个较为详细的数值仿真示范。基于Autodyn仿真模拟平台,引入Powder Burn EOS,建立活性破片冲击起爆的计算模型。计算表明,模拟结果能较好地吻合破片冲击起爆的特征,使用活性材料能起到毁伤增强的效果。本文的分析研究方法将对活性破片的设计、武器化应用、毁伤威力评估及数值仿真等有重要指导意义和参考价值。

关键词：活性破片高效毁伤战斗部冲击起爆释能特性 Powder Burn EOS

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