兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 240128-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0128
刘正1, 聂建新1,*(), 阚润哲1,2, 杨金想3, 谭彦威3, 郭学永1, 闫石1
收稿日期:
2024-02-26
上线日期:
2024-04-28
通讯作者:
基金资助:
LIU Zheng1, NIE Jianxin1,*(), KAN Runzhe1,2, YANG Jinxiang3, TAN Yanwei3, GUO Xueyong1, YAN Shi1
Received:
2024-02-26
Online:
2024-04-28
摘要:
为研究CL-20基混合炸药中铝粉长时序燃烧过程对水下爆炸载荷的供能机理,基于水下爆炸罐开展含铝炸药和含氟化锂炸药的水下爆炸对比实验,分析获得铝粉燃烧对冲击波和气泡载荷的影响规律。研究结果表明:CL-20基混合炸药中铝粉的燃烧释放了大量能量,提高了冲击波压力峰值和冲击波能,同时降低了冲击波的衰减速率;相比于含氟化锂炸药,由于CL-20基含铝炸药中铝粉在炸药爆炸后燃反应,使得其火焰亮度更高,铝粉后燃反应时间超过1ms;铝粉的燃烧可提高气泡最大半径、气泡脉动周期和气泡能,CL-20基含铝炸药最大气泡半径比CL-20基含氟化锂炸药最大气泡半径提高了11.89%,第1次气泡脉动周期提高了25.74%,含铝炸药达到最大半径的对应时刻比含氟化锂炸药延迟了5.20ms;由于铝粉在气泡脉动阶段持续供能,CL-20基含铝炸药气泡脉动半径变化速率高于含氟化锂炸药,降低了气泡的收缩速率,延长了气泡的收缩阶段持续时间,CL-20基含铝炸药气泡脉动过程在时间上具有非对称性。
中图分类号:
刘正, 聂建新, 阚润哲, 杨金想, 谭彦威, 郭学永, 闫石. 铝粉燃烧对CL-20基混合炸药水下爆炸载荷特性的影响[J]. 兵工学报, 2025, 46(3): 240128-.
LIU Zheng, NIE Jianxin, KAN Runzhe, YANG Jinxiang, TAN Yanwei, GUO Xueyong, YAN Shi. Effect of Aluminum Powder Combustion on the Underwater Explosion Load Characteristics of CL-20-based Mixed Explosives[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(3): 240128-.
样品 编号 | 质量分数/% | 尺寸/ mm | 密度/ (g·cm-3) | 质量/ g | D50/ μm | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CL-20 | 铝 | 氟化锂 | 粘结剂 | |||||
C-Ⅰ | 70 | 24 | 0 | 6 | ϕ20× 24±0.5 | 1.93 | 15 | 2 |
C-Ⅱ | 70 | 0 | 24 | 6 | ϕ20× 24±0.5 | 1.93 | 15 | 2 |
表1 实验样品组成
Table 1 Composition of the experimental samples
样品 编号 | 质量分数/% | 尺寸/ mm | 密度/ (g·cm-3) | 质量/ g | D50/ μm | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CL-20 | 铝 | 氟化锂 | 粘结剂 | |||||
C-Ⅰ | 70 | 24 | 0 | 6 | ϕ20× 24±0.5 | 1.93 | 15 | 2 |
C-Ⅱ | 70 | 0 | 24 | 6 | ϕ20× 24±0.5 | 1.93 | 15 | 2 |
样品 编号 | R/ m | Δp/ MPa | Es/ (MJ·kg-1) | tb/ ms | Eb/ (MJ·kg-1) | Et/ (MJ·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
C-Ⅰ | 0.6 | 17.77 | 1.59 | 78.17 | 4.44 | 6.03 |
1.2 | 8.89 | 1.38 | 78.12 | 4.43 | 5.81 | |
C-Ⅱ | 0.6 | 15.24 | 1.06 | 62.17 | 2.23 | 3.29 |
1.2 | 7.86 | 0.94 | 62.17 | 2.24 | 3.18 |
表2 实验结果
Table 2 Experimental results
样品 编号 | R/ m | Δp/ MPa | Es/ (MJ·kg-1) | tb/ ms | Eb/ (MJ·kg-1) | Et/ (MJ·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
C-Ⅰ | 0.6 | 17.77 | 1.59 | 78.17 | 4.44 | 6.03 |
1.2 | 8.89 | 1.38 | 78.12 | 4.43 | 5.81 | |
C-Ⅱ | 0.6 | 15.24 | 1.06 | 62.17 | 2.23 | 3.29 |
1.2 | 7.86 | 0.94 | 62.17 | 2.24 | 3.18 |
图8 CL-20基含铝炸药(左)和CL-20基含氟化锂炸药(右)气泡脉动过程
Fig.8 Pulsation processes of bubbles of CL-20-based aluminized explosives(left) and CL-20-based lithium fluoride-containing explosives(right)
样品编号 | 最大半径/mm | 最大半径对应时刻/ms |
---|---|---|
C-Ⅰ | 419.15 | 35.20 |
C-Ⅱ | 374.60 | 29.80 |
表3 水下爆炸最大半径及对应时刻
Table 3 Maximum radius of underwater explosion and corresponding moment
样品编号 | 最大半径/mm | 最大半径对应时刻/ms |
---|---|---|
C-Ⅰ | 419.15 | 35.20 |
C-Ⅱ | 374.60 | 29.80 |
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
俞旸晖, 郭锐, 宋浦, 等. 含铝炸药水下两点爆炸冲击波超压特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(3):300-307.
|
|
|
[4] |
段超伟, 宋浦. 典型含铝炸药深水爆炸气泡脉动特性研究[J]. 兵器装备工程学报, 2022, 43(6):84-89.
|
|
|
[5] |
宋江伟, 杨文进, 张军旗, 等. 铝基贮氢复合燃烧剂在水下炸药中的应用[J]. 含能材料, 2023, 31(1):35-40.
|
|
|
[6] |
张轶凡, 刘亮涛, 王金相, 等. 水下爆炸冲击波和气泡载荷对典型圆柱壳结构的毁伤特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(2):345-359.
doi: 10.12382/bgxb.2021.0598 |
doi: 10.12382/bgxb.2021.0598 |
|
[7] |
沈晓乐, 王伟. 水下爆炸载荷作用下箱型梁冲击响应研究[J]. 爆破, 2023, 40(3):225-228,242.
|
|
|
[8] |
荣吉利, 赵自通, 冯志伟, 等. 黑索今基含铝炸药水下爆炸性能的实验研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(11):2177-2183.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.11.001 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2019.11.001 |
|
[9] |
|
[10] |
孙晓乐, 万力伦, 杨琢钧, 等. 铝氧比对CL-20基含铝炸药水下能量输出结构的影响[J]. 兵工自动化, 2020, 39(7):76-78.
|
|
|
[11] |
|
[12] |
王秋实. CL-20 基复合炸药爆炸能量释放规律研究[D]. 北京: 北京理工大学, 2019.
|
|
|
[13] |
阚润哲, 聂建新, 郭学永, 等. 不同铝氧比CL-20基含铝炸药深水爆炸能量输出特性[J]. 兵工学报, 2022, 43(5):1023-1031.
doi: 10.12382/bgxb.2021.0227 |
doi: 10.12382/bgxb.2021.0227 |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
胡宏伟, 严家佳, 陈朗, 等. 铝粉含量和粒度对CL-20含铝炸药水中爆炸反应特性的影响[J]. 爆炸与冲击, 2017, 37(1):157-161.
|
|
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
doi: 10.1016/j.dt.2021.05.020 |
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
王萍萍, 张阿曼, 彭玉祥, 等. 基于无网格法的近场水下爆炸瞬态强非线性流固耦合数值模拟[J]. 力学学报, 2022, 54(8):2194-2209.
|
|
|
[27] |
|
[28] |
田俊宏, 孙远翔, 张之凡. 铝氧比对含铝炸药水下爆炸载荷及能量输出结构的影响[J]. 高压物理学报, 2019, 33(6):148-156.
|
|
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
doi: 10.1016/j.dt.2020.12.001 |
[36] |
|
[37] |
马腾, 王金相, 刘亮涛, 等. 不同长径比柱形装药水下爆炸冲击波演化规律[J]. 振动与冲击, 2022, 41(8):149-157.
|
|
|
[38] |
王树山, 贾曦雨, 高源, 等. 水下爆炸动力学的起源、发展与展望[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(1):10-29.
|
|
|
[39] |
|
[40] |
冯凇, 饶国宁, 彭金华, 等. CL-20基炸药水中爆炸气泡脉动实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38 (4):855-862.
|
|
[1] | 李洪伟, 王家乐, 梁昊, 周恩, 孙翼, 章万龙, 郭子如. 爆炸冲击对电子雷管发火电容释能特性的影响[J]. 兵工学报, 2025, 46(3): 240221-. |
[2] | 肖泽琦, 高鑫, 张雪迎, 刘开源, 岳丽丹, 秦智奇, 陈鹏万. 爆炸冲击合成铯铅氯钙钛矿粉体[J]. 兵工学报, 2025, 46(3): 240339-. |
[3] | 张雪迎, 高鑫, 肖泽琦, 刘开源, 岳丽丹, 秦智奇, 陈鹏万. 水介质中丝阵脉冲放电冲击相变铯铅溴钙钛矿研究[J]. 兵工学报, 2025, 46(2): 240276-. |
[4] | 杨科, 周章涛, 马宏昊, 姚象洋, 傅力衡, 徐庆涛, 沈兆武. 邻空气域装药水下爆炸压力场特征研究[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231099-. |
[5] | 李冈, 胡钟铃, 胡滨, 李智宇, 蔡萌, 黄土顺. 高声强冲击波作用人耳动态响应特性[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231119-. |
[6] | 马瑞龙, 王昕捷, 孙志民, 尤飒, 黄风雷. 球形和柱形装药近场爆炸冲击波载荷特性[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231105-. |
[7] | 贾时雨, 王成, 徐文龙, 马东, 齐方方. 环形复合内衬头盔冲击波防护性能研究[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231220-. |
[8] | 王涛, 刘亮涛, 王金相, 张轶凡. 不同能量结构炸药水下爆炸对舷侧多舱结构毁伤特性[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231201-. |
[9] | 李引, 邓国强. 爆炸毁伤元素对人员杀伤等级评估研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(S2): 186-192. |
[10] | 剡小军, 孙浩, 马林, 张旭辉, 吴曦, 雍顺宁. 水下爆炸作用下典型舰船目标毁伤特性[J]. 兵工学报, 2024, 45(S2): 215-221. |
[11] | 于佳鑫, 李伟兵, 李军宝, 毕伟新, 罗渝松. 多层隔爆结构对威力可控战斗部能量输出的影响[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 33-42. |
[12] | 蒋欣利, 张国凯, 何勇, 姚箭, 王振, 吴玉欣, 刘举, 王明洋. 密闭建筑温压炸药内爆炸后燃效应[J]. 兵工学报, 2024, 45(8): 2520-2530. |
[13] | 张勇, 肖正明, 段浩, 伍星, 卢敏, 王浩. 水下中远场爆炸冲击波作用下航行体表面动态响应分析[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2341-2350. |
[14] | 刘钰, 鲁殊凡, 索涛, 侯兵, 范志强, 李元. 充液管结构人员抗爆炸冲击防护试验研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2374-2382. |
[15] | 陈泰年, 任辉启, 李素灵, 张珊珊, 张程健, 袁野. 泄压坑道式工房内爆试验与数值模拟研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2404-2413. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||