兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (5): 1613-1624.doi: 10.12382/bgxb.2022.1291
范瑞军1, 王晓锋1, 王金英2, 周捷1, 王少宏1, 皮爱国1,*()
收稿日期:
2022-12-29
上线日期:
2023-05-16
通讯作者:
FAN Ruijun1, WANG Xiaofeng1, WANG Jinying2, ZHOU Jie1, WANG Shaohong1, PI Aiguo1,*()
Received:
2022-12-29
Online:
2023-05-16
摘要:
为提高现有低附带毁伤技术方案的近场毁伤威力,通过在分装式低附带毁伤弹药的重金属颗粒嵌层中加入不同含量的活性元材料,优化活性元配比,从而增强近场毁伤威力。开展碳化钨-铝粉-硝酸钠-氟橡胶(Tungsten Carbide-Al-NaNO3-Fluororubber,WC-Al-NaNO3-FKM)复合材料嵌层中不同含量活性元的静爆试验,利用自由场压力测试系统测得爆炸后的冲击波压力曲线。研究结果表明:活性元含量增加至15%时冲击波超压达到最大,在37.5CD(装药直径)、50CD处分别提高57.5%和18.2%;活性元含量增加至20%时比冲量在37.5CD处最大提高25.7%。在试验结果基础上利用数值模拟方法确定活性元后燃反应模型Miller项参数,得出不同含量活性元后燃反应能量释放规律以及活性元组分反应度随时间的变化关系:在理想情况下,随着活性元含量的增加,后燃反应时间减小。研究结果为低附带毁伤战斗部的近场增强设计提供了一种较好的技术策略。
中图分类号:
范瑞军, 王晓锋, 王金英, 周捷, 王少宏, 皮爱国. 活性元含量对低附带毁伤弹药近场冲击波的影响[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1613-1624.
FAN Ruijun, WANG Xiaofeng, WANG Jinying, ZHOU Jie, WANG Shaohong, PI Aiguo. Effect of Active Material Content on the Near-field Shock Wave of Low Collateral Damage Bomb[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(5): 1613-1624.
序号 | 重金属颗粒嵌层配比 | WC 粒径/ μm | 铝粉 尺寸/ μm | |||
---|---|---|---|---|---|---|
WC% | Al% | NaNO3/ % | 复合粘 结剂% | |||
LCD-1 | 90 | 0 | 0 | 10 | 150~250 | 80~150 |
LCD-2 | 82 | 9.1 | 3.9 | 5 | 150~250 | 80~150 |
LCD-3 | 75 | 13.3 | 7.3 | 4.4 | 150~250 | 80~150 |
LCD-4 | 70 | 17.3 | 9.6 | 3.1 | 150~250 | 80~150 |
表1 重金属颗粒嵌层配方
Table 1 Heavy metal particle embedded formulation
序号 | 重金属颗粒嵌层配比 | WC 粒径/ μm | 铝粉 尺寸/ μm | |||
---|---|---|---|---|---|---|
WC% | Al% | NaNO3/ % | 复合粘 结剂% | |||
LCD-1 | 90 | 0 | 0 | 10 | 150~250 | 80~150 |
LCD-2 | 82 | 9.1 | 3.9 | 5 | 150~250 | 80~150 |
LCD-3 | 75 | 13.3 | 7.3 | 4.4 | 150~250 | 80~150 |
LCD-4 | 70 | 17.3 | 9.6 | 3.1 | 150~250 | 80~150 |
图6 不同RM含量试样在不同位置处的冲击波特征参数差异
Fig.6 Differences in shock wave characteristic parameters of specimens with different active material contents at different positions
图7 不同装填方式的RM试样在不同位置处的冲击波特征参数差异
Fig.7 Differences in shock wave characteristic parameters of active material specimens with different packing modes at different positions
图8 不同含量RM的冲击波超压峰值与比冲量的归一化曲线
Fig.8 Normalized curves of shock wave overpressure peak value and specific impulse with different contents of active material
炸药及RM | A/GPa | B/GPa | R1 | R2 | w | Q/(MJ·kg-1) | E/(MJ·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
B炸药/0% RM | 524.63 | 7.678 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 0 | 4.95 |
B炸药/10% RM | 524.63 | 7.678 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 15.67 | 4.95 |
B炸药/15% RM | 524.63 | 7.678 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 16.24 | 4.95 |
B炸药/20% RM | 524.63 | 7.678 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 16.769 | 4.95 |
表2 JWL状态方程参数
Table 2 Parameters of JWL equation of state
炸药及RM | A/GPa | B/GPa | R1 | R2 | w | Q/(MJ·kg-1) | E/(MJ·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
B炸药/0% RM | 524.63 | 7.678 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 0 | 4.95 |
B炸药/10% RM | 524.63 | 7.678 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 15.67 | 4.95 |
B炸药/15% RM | 524.63 | 7.678 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 16.24 | 4.95 |
B炸药/20% RM | 524.63 | 7.678 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 16.769 | 4.95 |
R/m | 10%RM | 15%RM | 20%RM | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Δpi,e/MPa | Δpi,s/MPa | Δpi/% | Δpi,e/MPa | Δpi,s/MPa | Δpi/% | Δpi,e/MPa | Δpi,s/MPa | Δpi/% | |
1.5 | 0.1692 | 0.1636 | -3.3 | 0.1796 | 0.1738 | -3.2 | 0.1686 | 0.1605 | -4.8 |
2.0 | 0.0860 | 0.0895 | 4.4 | 0.1040 | 0.1030 | -0.9 | 0.0880 | 0.0884 | 4.5 |
3.0 | 0.0400 | 0.0428 | 3.3 | 0.0360 | 0.0380 | 2.2 | 0.0410 | 0.0410 | 0 |
表3 冲击波超压峰值数值模拟结果与试验对比
Table 3 Comparison betweentest and simulated results of shock wave overpressure peak value
R/m | 10%RM | 15%RM | 20%RM | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Δpi,e/MPa | Δpi,s/MPa | Δpi/% | Δpi,e/MPa | Δpi,s/MPa | Δpi/% | Δpi,e/MPa | Δpi,s/MPa | Δpi/% | |
1.5 | 0.1692 | 0.1636 | -3.3 | 0.1796 | 0.1738 | -3.2 | 0.1686 | 0.1605 | -4.8 |
2.0 | 0.0860 | 0.0895 | 4.4 | 0.1040 | 0.1030 | -0.9 | 0.0880 | 0.0884 | 4.5 |
3.0 | 0.0400 | 0.0428 | 3.3 | 0.0360 | 0.0380 | 2.2 | 0.0410 | 0.0410 | 0 |
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