兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 10-19.doi: 10.12382/bgxb.2024.0511
阚文星1, 冯恒振1,*(), 娄文忠1, 田中旺2, 范晨阳2, 史永慧3
收稿日期:
2024-06-28
上线日期:
2024-11-06
通讯作者:
基金资助:
KAN Wenxing1, FENG Hengzhen1,*(), LOU Wenzhong1, TIAN Zhongwang2, FAN Chenyang2, SHI Yonghui3
Received:
2024-06-28
Online:
2024-11-06
摘要:
微装药(叠氮化铜)尺寸、金属飞片厚度是影响引信微爆炸序列作用可靠性的关键因素。通过构建微装药驱动金属飞片型微爆炸序列传爆/隔爆能量传递/抑制模型,形成微装药尺寸、金属飞片厚度等尺寸边界的微爆炸序列设计方法。研究结果表明:当微装药直径大于0.8mm,驱动金属飞片速度(2200m/s)增长趋缓;当微装药高度大于0.5mm,金属飞片形成稳定运动速度,可以可靠起爆下一级装药;当微装药尺寸一定时,金属飞片速度随厚度增加而降低,飞片厚度由25μm增加到50μm,可以实现微爆炸序列可靠传爆。结合微机电系统引信安保机构隔爆滑块厚度仿真分析,验证得到0.2mm的镍基滑块可以稳定实现飞片隔爆,最终形成飞片式引信微爆炸序列传爆/隔爆设计边界。
中图分类号:
阚文星, 冯恒振, 娄文忠, 田中旺, 范晨阳, 史永慧. 飞片式引信微爆炸序列传爆/隔爆性能仿真[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 10-19.
KAN Wenxing, FENG Hengzhen, LOU Wenzhong, TIAN Zhongwang, FAN Chenyang, SHI Yonghui. Simulation on Detonation Transfer/Explosion Interruption Performance of Flyer-type Fuze Micro-explosive Train[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(S1): 10-19.
ρCA/ (kg·m-3) | DCA/ (m·s-1) | pC-J/ GPa | ACA/ GPa | BCA/ GPa | R1 | R2 | ω | E0,CA/ GPa |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2290 | 4700 | 12.55 | 410 | 4.5 | 4.9 | 1.3 | 0.3 | 8.5 |
表1 叠氮化铜仿真参数[22]
Table 1 Copper azide simulation parameters[22]
ρCA/ (kg·m-3) | DCA/ (m·s-1) | pC-J/ GPa | ACA/ GPa | BCA/ GPa | R1 | R2 | ω | E0,CA/ GPa |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2290 | 4700 | 12.55 | 410 | 4.5 | 4.9 | 1.3 | 0.3 | 8.5 |
ρair/(kg·m-3) | C0 | C1 | C2 | C3 |
---|---|---|---|---|
1.25×10-3 | -1×10-6 | -0.1 | 0 | 0 |
C4 | C5 | C6 | E0,air/GPa | V0 |
0.4 | 0.4 | 0 | 2.5×10-6 | 1 |
表2 空气仿真参数[23]
Table 2 Air simulation parameters[23]
ρair/(kg·m-3) | C0 | C1 | C2 | C3 |
---|---|---|---|---|
1.25×10-3 | -1×10-6 | -0.1 | 0 | 0 |
C4 | C5 | C6 | E0,air/GPa | V0 |
0.4 | 0.4 | 0 | 2.5×10-6 | 1 |
ρTi/(kg·m-3) | E Ti/GPa | G Ti/GPa | PR Ti | A Ti/GPa | B Ti |
---|---|---|---|---|---|
4510 | 113.76 | 43.75 | 0.3 | 1.098 | 1.092 |
N Ti | C Ti | M Ti | EPOS Ti/s-1 | D1 | |
0.93 | 0.014 | 1.1 | 1 | 0.8 |
表3 钛飞片的材料模型参数
Table 3 Material model parameters of titanium flyer
ρTi/(kg·m-3) | E Ti/GPa | G Ti/GPa | PR Ti | A Ti/GPa | B Ti |
---|---|---|---|---|---|
4510 | 113.76 | 43.75 | 0.3 | 1.098 | 1.092 |
N Ti | C Ti | M Ti | EPOS Ti/s-1 | D1 | |
0.93 | 0.014 | 1.1 | 1 | 0.8 |
CTi,EOS/(m·s-1) | S1,Ti | S2,Ti | S3,Ti | GANNA0 | ATi,EOS |
---|---|---|---|---|---|
4695 | 4.15 | 0 | 0 | 2.04 | 0.4 |
表4 钛飞片的状态方程参数
Table 4 Equation of state parameters of titanium flyer
CTi,EOS/(m·s-1) | S1,Ti | S2,Ti | S3,Ti | GANNA0 | ATi,EOS |
---|---|---|---|---|---|
4695 | 4.15 | 0 | 0 | 2.04 | 0.4 |
ρHNS-IV/(kg·m-3) | GHNS-IV/GPa | SIGYHNS-IV/GPa |
---|---|---|
1 600 | 3.54 | 0.2 |
表5 HNS-IV的材料模型参数
Table 5 Material model parameters of HNS-IV
ρHNS-IV/(kg·m-3) | GHNS-IV/GPa | SIGYHNS-IV/GPa |
---|---|---|
1 600 | 3.54 | 0.2 |
AHNS-IV | BHNS-IV | XP1 | XP2 | FRER | GHNS-IV | R1HNS-IV | R2HNS-IV | R3HNS-IV | FMXGR |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
5.3625 | 0.2702 | 5.4 | 1.8 | 0.667 | 4.5×10-6 | 331.8 | -0.025 | 1.535×10-5 | 1 |
R5 | R6 | FMXIG | FREQ | GROW1 | EM | AR1 | ES1 | CVP | FMNGR |
11.5 | 1.15 | 0.08 | 1.4×106 | 0 | 2 | 0.667 | 0.667 | 1×10-5 | 0 |
CVR | EETAL | CCRIT | ENQ | TMP0 | GROW2 | ||||
2.7×10-5 | 4 | 0.2669 | 0 | 298 | 0 |
表6 HNS-IV的状态方程参数
Table 6 Equation of state parameters of HNS-IV
AHNS-IV | BHNS-IV | XP1 | XP2 | FRER | GHNS-IV | R1HNS-IV | R2HNS-IV | R3HNS-IV | FMXGR |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
5.3625 | 0.2702 | 5.4 | 1.8 | 0.667 | 4.5×10-6 | 331.8 | -0.025 | 1.535×10-5 | 1 |
R5 | R6 | FMXIG | FREQ | GROW1 | EM | AR1 | ES1 | CVP | FMNGR |
11.5 | 1.15 | 0.08 | 1.4×106 | 0 | 2 | 0.667 | 0.667 | 1×10-5 | 0 |
CVR | EETAL | CCRIT | ENQ | TMP0 | GROW2 | ||||
2.7×10-5 | 4 | 0.2669 | 0 | 298 | 0 |
叠氮化铜尺寸/ mm | 叠氮化铜驱动飞片 冲击起爆HNS-IV | 叠氮化铜直接接触 起爆HNS-IV |
---|---|---|
飞片厚度/μm | 装配间隙/μm | |
ϕ0.8×0.5 | 25 | 0 |
50 | 20 |
表7 传爆仿真模型设计参数
Table 7 Design parameters of detonation transfer simulation model
叠氮化铜尺寸/ mm | 叠氮化铜驱动飞片 冲击起爆HNS-IV | 叠氮化铜直接接触 起爆HNS-IV |
---|---|---|
飞片厚度/μm | 装配间隙/μm | |
ϕ0.8×0.5 | 25 | 0 |
50 | 20 |
叠氮化铜 尺寸/mm | HNS-IV 尺寸/mm | 叠氮化铜驱动飞 片冲击起爆 HNS-IV | 叠氮化铜直接 起爆HNS-IV | ||
---|---|---|---|---|---|
飞片厚 度/μm | 是否 起爆 | 装配间 隙/μm | 是否 起爆 | ||
ϕ0.8×0.5 | ϕ2.5×1.5 | 25 | √ | 0 | √ |
50 | √ | 20 | × |
表8 起爆仿真结果
Table 8 Detonation simulation results
叠氮化铜 尺寸/mm | HNS-IV 尺寸/mm | 叠氮化铜驱动飞 片冲击起爆 HNS-IV | 叠氮化铜直接 起爆HNS-IV | ||
---|---|---|---|---|---|
飞片厚 度/μm | 是否 起爆 | 装配间 隙/μm | 是否 起爆 | ||
ϕ0.8×0.5 | ϕ2.5×1.5 | 25 | √ | 0 | √ |
50 | √ | 20 | × |
ρNi/(kg·m-3) | GNi/GPa | ANi/GPa | BNi | CNi |
---|---|---|---|---|
8874 | 8.55×1010 | 0.163 | 0.648 | 0.006 |
表9 镍的材料模型参数
Table 9 Material model parameters of nickel
ρNi/(kg·m-3) | GNi/GPa | ANi/GPa | BNi | CNi |
---|---|---|---|---|
8874 | 8.55×1010 | 0.163 | 0.648 | 0.006 |
CNi,EOS/(m·s-1) | S1,Ni | GAMAONi |
---|---|---|
4 602 | 1.437 | 1.93 |
表10 镍的状态方程参数
Table 10 Equation of state parameters of nickel
CNi,EOS/(m·s-1) | S1,Ni | GAMAONi |
---|---|---|
4 602 | 1.437 | 1.93 |
[1] |
李兵, 曾庆轩, 李明愉, 吴兴宇. “原位”合成铜叠氮化物的爆速测试[J]. 火工品, 2016(2):37-39.
|
|
|
[2] |
曾庆轩, 郑志猛, 李明愉, 等. 冲击片雷管集成制造方法研究[J]. 火工品, 2012(5):1-4.
|
|
|
[3] |
王冬昱. CL-20炸药降感机理的分子动力学计算分析[D]. 北京: 北京理工大学, 2016.
|
|
|
[4] |
刘卫, 褚恩义, 刘兰, 等. 基于飞片冲击起爆原理的微起爆序列技术研究进展[J]. 含能材料, 2023, 31(6):606-634.
|
|
|
[5] |
|
[6] |
刘杰, 王龙祥, 李青, 等. 钝感纳米RDX的制备与表征[J]. 火炸药学报, 2012, 35(6):46-50.
|
|
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
谭迎新, 张景林, 王桂吉, 等. 小飞片起爆系统加速膛参数的确定[J]. 火炸药学报, 2001, 24(3):51-52,55.
|
|
|
[11] |
简国祚, 曾庆轩, 郭俊峰, 等. 叠氮化铜微装药爆轰驱动飞片的数值模拟[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(2): 248-252.
|
|
|
[12] |
穆云飞. 微装药驱动飞片速度及形态研究[J]. 火工品, 2022 (6):9-13.
|
|
|
[13] |
郭俊峰, 曾庆轩, 李明愉, 等. 飞片材料对微装药驱动飞片形貌的影响[J]. 高压物理学报, 2017, 31(3):315-320.
|
|
|
[14] |
张良. 微装药驱动飞片传爆序列能量传递规律研究[D]. 北京: 北京理工大学, 2018.
|
|
|
[15] |
贺翔. 飞片式微型传爆序列能量传递规律及应用研究[D]. 北京: 北京理工大学, 2023.
|
|
|
[16] |
贺翔, 严楠, 曾祥涛, 等. 微尺寸叠氮化铅驱动飞片重要结构参数与飞片速度和能量的关系[J]. 兵工学报, 2021, 42(7): 1363-1371.
|
|
|
[17] |
贺翔, 杨立欣, 董海平, 等. 叠氮化铅驱动飞片起爆下级装药的试验研究[J]. 弹箭与制导学报, 2023, 43(1):63-69.
|
|
|
[18] |
解瑞珍, 陈建华, 刘卫, 等. 基于MEMS工艺的起爆序列设计研究[J]. 传感技术学报, 2021, 34(11):1451-1457.
|
|
|
[19] |
解瑞珍, 褚恩义, 戴旭涵, 等. 微起爆序列设计及传爆与隔爆性能[J]. 兵工学报, 2021, 42(6): 1178-1184.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.06.007 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.06.007 |
|
[20] |
简国祚. 叠氮化铜微装药爆轰驱动飞片数值仿真研究[D]. 北京: 北京理工大学, 2015.
|
|
|
[21] |
刘荣强, 聂建新, 焦清介, 等. JO-9C小尺寸传爆药驱动飞片影响因素模拟仿真研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(2): 246-253.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.02.005 |
|
|
[22] |
曾庆轩, 简国祚, 李兵, 等. 叠氮化铜JWL状态方程参数拟合[J]. 火工品, 2014(6): 28-31.
|
|
|
[23] |
门建兵, 蒋建伟, 王树有. 爆炸冲击数值模拟技术基础[M]. 北京: 北京理工大学出版社, 2015:137-141.
|
|
[1] | 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. |
[2] | 杨兵, 武凯玮, 梁彦斌, 郝世钧, 黄忠华. 基于蒙特卡洛的大到暴雨条件下毫米波引信回波特性研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 252-261. |
[3] | 史博, 陈曦, 李鹏斐, 韩若愚, 秦泗超, 贺中正, 孙颢洋. 基于弹丸旋转规律的弹道终点辨识和引信全弹道安全控制方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(9): 3105-3113. |
[4] | 原红伟, 李豪杰, 戴可人, 陈荷娟, 张合. 基于哈里斯鹰优化算法的引信装定系统参数优化方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(8): 2594-2606. |
[5] | 周文, 郝新红, 杨瑾, 段乐帆. 密集扫频干扰下调频连续波引信响应特性[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2251-2259. |
[6] | 张安, 李长生, 张合, 马少杰, 杨本强. 仿竹型侵彻引信防护微结构缓冲吸能试验研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2260-2269. |
[7] | 刘波, 程祥利, 杨荷, 赵慧, 吴学星, 刘涛. 基于弹-靶参数匹配的侵彻多层目标引信载荷特性分析[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2240-2250. |
[8] | 陈志鹏, 李豪杰, 严秉谦, 张传昊, 乔诗翔, 张合. 基于数据装定的坦克炮毫米波近炸引信炸高控制方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(6): 2034-2043. |
[9] | 杨瑾, 郝新红, 乔彩霞, 陈齐乐. 基于稀疏恢复的调频引信抗扫频干扰方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(6): 2044-2053. |
[10] | 王益利, 李长生, 王鑫, 张合, 王晓锋. 基于磁异探测的侵彻引信计层方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 695-704. |
[11] | 娄文忠, 何博, 冯恒振, 李昕哲, 杨庭琪, 苏文亭, 吕斯宁, 张明荣, 余学瑞. 小口径定距空爆弹末端防空拦截实时模拟及开舱距离研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(2): 584-593. |
[12] | 赵慧, 程祥利, 刘军, 刘波, 吴学星. 侵彻战斗部-引信宽频域加载特性[J]. 兵工学报, 2024, 45(10): 3696-3705. |
[13] | 李昊, 李豪杰, 原红伟, 岳中豪, 马海涛. 分布电容对引信共线装定系统信息传输特性的影响及其优化[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 319-327. |
[14] | 王新伟, 闫晓鹏, 郝新红, 陈齐乐, 黄鼎琨. 基于合成虚拟阵列的脉冲多普勒引信高分辨DOA估计方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 97-104. |
[15] | 刘冰, 郝新红, 周文, 杨瑾. 基于BAS-BPNN的调频无线电引信目标与扫频干扰识别方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2391-2403. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||