两级带壳推进剂装药跌落-刺入点火响应研究

董理赢; 范晨阳; 朱俊伍; 吴艳青; 杨昆

doi:10.12382/bgxb.2026.0150

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两级带壳推进剂装药跌落-刺入点火响应研究

更新时间：2026-09-02

- 两级带壳推进剂装药跌落-刺入点火响应研究
- Study on Drop–Penetration Ignition Response of a Two-Stage Cased Propellant Charge
- 兵工学报 2026年页码：1-14
- 作者机构：
  
  1.西安机电信息技术研究所近感探测与控制全国重点实验室，西安 710065
  2.北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室，北京 100081
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(U 2441213)
- DOI：10.12382/bgxb.2026.0150
  中图分类号： TJ55
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.2026.0150
- 收稿：2026-02-11，
  
  修回：2026-07-09，
  
  录用：2026-07-14，
- 稿件说明：
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董理赢, 范晨阳, 朱俊伍, 等. 两级带壳推进剂装药跌落-刺入点火响应研究[J/OL]. 兵工学报, 2026,1-14.

DONG Liying, FAN Chenyang, ZHU junwu, et al. Study on Drop–Penetration Ignition Response of a Two-Stage Cased Propellant Charge[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-14.
董理赢, 范晨阳, 朱俊伍, 等. 两级带壳推进剂装药跌落-刺入点火响应研究[J/OL]. 兵工学报, 2026,1-14. DOI： 10.12382/bgxb.2026.0150. CSTR： XXXXX.XX.XXX.2026.0150.

DONG Liying, FAN Chenyang, ZHU junwu, et al. Study on Drop–Penetration Ignition Response of a Two-Stage Cased Propellant Charge[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-14. DOI： 10.12382/bgxb.2026.0150. CSTR： XXXXX.XX.XXX.2026.0150.

摘要

两级带壳推进剂装药跌落异常点火的准确预测对两级发动机的安全性评估和工程应用具有重要意义。首先基于高速相机分析了两级带壳推进剂装药跌落过程。其次将构建的动态损伤本构模型和宏细观点火判据嵌入到LS-DYNA子程序，对两级带壳推进剂装药跌落过程进行模拟，分析前封头断裂和缓冲层对装药应力状态、损伤演化及点火响应的影响。结果表明，前封头断裂（

≥9 m/s）导致该位置装药产生应力集中，使得装药内部发生粘性摩擦生热进而引起点火，且过厚或过薄的前封头均不利于提高装药安全性。高模量缓冲层（10

~10

MPa，如聚碳酸酯、聚四氟乙烯）会作为毁伤元加剧装药点火风险；而低模量缓冲层（10

MPa，如三元乙丙橡胶、丁腈橡胶）能改善装药局部能量分布和载荷输入，降低剪切变形，有效减少意外点火情况。

Abstract

Accurate prediction of abnormal ignition in two-stage cased propellant charges under drop-induced penetration is crucial for safety assessment and engineering application of multi-stage motors. First， the drop process of the two-stage cased propellant charge was analyzed using high-speed cameras. Next， a dynamic damage constitutive model and a macro-micro ignition criterion were embedded into the LS-DYNA subroutine to simulate the drop process， focusing on the effects of front he

ad fracture and buffer layers on the propellant's stress state， damage evolution， and ignition response. The results show that front head fracture （

≥ 9 m/s） causes stress concentration at this location， inducing viscous frictional heating within the propellant and leading to ignition. Both excessively thick and thin front heads are detrimental to improving propellant safety. A high-modulus buffer layer （10

~10

MPa， such as PC or PTFE） acts as a damage element， exacerbating the ignition risk. In contrast， a low-modulus buffer layer （10

MPa， such as EPDM or NBR） improves the local energy distribution and load input， reduces shear deformation， and effectively mitigates the potential for accidental ignition.

关键词

Keywords

references

WEN J J ， WU Y ， HOU X ， et al . In situ 3D characterization of impact-extruded ignition and reaction growth behavior of a ductile energetic material ［J］. Defence Technology ， 2025 ， 54 ： 188 - 201 .

中青网 . 俄罗斯阿斯特拉罕地区阿舒卢克靶场S-300防空导弹发射失败［EB/OL］. ［ 2016-08-07 ］. https：//war. 163.com/photoview/4T8E0001/2217205.html https://war.163.com/photoview/4T8E0001/2217205.html .

The S-300 anti-aircraft missile launch failed at the Ashuluk test range in the Astrakhan region of Russia . ［ 2016-08-07 ］. https：//war.163.com/photoview/4T8E0001/2217205.html https://war.163.com/photoview/4T8E0001/2217205.html . （in Chinese）

ZHU J W ， WU Y Q ， AO L ， et al . Solid Filler Shear-dominated Ignition for Puncturing High-energy Propellant ［J］. Propellants ， Explosives， Pyrotechnics， 2025 .

NSA . STANAG 4375-2003， Safety drop， munition test procedures ［S］. Brussels ： NATO 2003 .

倪铭，林冬，康健，等 . 全弹状态下固体火箭发动机跌落有限元仿真与试验验证［J］. 固体火箭技术， 2024 ， 47 （ 03 ）： 421 - 429 .

NI M ， LIN D ， KANG J ， et al . Finite element simulatioin and experimental verification of falling process of solid rocket motor under full missile condition ［J］. Journal of Solid Rocket Technology ， 2024 ， 47 （ 03 ）： 421 - 429 . （in Chinese）

王宇，刘凯，孙立清，等 . 高能固体发动机火箭撬试验及数值模拟［J］. 固体火箭技术， 2014 ， 37 （ 6 ）： 873 - 876 .

WANG Y ， LIU K ， SUN L Q ， et al . Rocket sled experiment and numerical simulate on high energy SRM ［J］. Journal of Solid Rocket Technology ， 2014 ， 37 （ 6 ）： 873 - 876 . （in Chinese）

XIAO H ， DUAN Z P ， LIU W B ， et al . Experimental and numerical study on safety of shelled high explosives during drop ［J］. Journal of Applied. Physics ， 2025 ， 137 （ 22 ）： 225903 .

DOROUGH G D ， GREEN L G ， JAMES E J ， et al . Ignition of explosives by low velocity impact ［C］. Proceedings of the International Conference on Sensitivity and Hazards of Explosives ， London ， 1963 .

REAUGH J E ， White B W . Effect of combined pressure-shear loading on explosives ［C］. AIP Conference Proceedings ， 2023 ， 2844 （ 1 ）： 1 - 6 .

王春光，许桂阳，朱艳芳 . 固体火箭发动机跌落数值模拟［J］. 固体火箭技术， 2018 ， 41 （ 05 ）： 562 - 565 .

WANG C G ， XU G Y ， ZHU Y F . Numerical calculation of solid rocket motor drop process ［J］. Journal of Solid Rocket Technology ， 2018 ， 41 （ 05 ）： 562 - 565 . （in Chinese）

杨明，黄卫东，沈伟，等 . 固体发动机不同角度跌落数值模拟及试验分析［J］. 含能材料， 2018 ， 26 （ 09 ）： 726 - 731 .

YANG M ， HUANG W D ， SHEN W ， et al . Numerical simulation and experimental analysis of drop at different angle of solid rocket motor ［J］. Chinese Journal of Energetic Materials ， 2018 ， 26 （ 09 ）： 726 - 731 . （in Chinese）

孙庆民，王健 . 固体火箭发动机撞击安全性数值分析［J］. 固体火箭技术， 2020 ， 43 （ 03 ）： 376 - 382 .

SUN Q M ， WANG J . Numerical analysis of impact safety of solid rocket motor ［J］. Journal of Solid Rocket Technology ， 2020 ， 43 （ 03 ）： 376 - 382 . （in Chinese）

杨钧森，武毅，马正正，等 . 固体发动机跌落导致异物侵彻过程数值仿真研究［J］. 兵器装备工程学报， 2024 ， 45 （ 05 ）： 23 - 31+57 .

YANG J S ， WU Y ， MA Z Z ， et al . Numerical simulation of foreign body penetration process caused by solid motor drop ［J］. Journal of Ordnance Equipment Engineering ， 2024 ， 45 （ 05 ）： 23 - 31+57 . （in Chinese）

PARTOM . A threshold criterion for impact ignition ［C］. 12th International Detonation Symposium. Sandiego ， 2002 ， 1191 - 1195 .

覃金贵 . PBX炸药非冲击点火机制试验及数值模拟研究［D］. 长沙：国防科技大学， 2014 .

QIN J G . Experimental investigation and numerical modelling of non-shock ignition mechanism in PBX explosives ［D］. Changsha ： National University of Defense Technology ， 2014 . （in Chinese）

BROWNING R V . SCAMMON R J . Microstructural Model of Ignition for Time Varying Loading Conditions［C］. AIP Conference Proceedings， American Institute of Physics ， 2002 ， 620 （ 1 ）： 987 - 990 .

MA D Z ， CHEN P W ， ZHOU Q ， et al . Ignition criterion and safety prediction of explosives under low velocity impact ［J］. Journal of Applied Physics ， 2013 ， 114 （ 11 ）： 113505 .

GRRUAU C ， PICART D ， BELMAS R ， et al . Ignition of a confined high explosive under low velocity impact ［J］. International Journal of Impact Engineering ， 2009 ， 36 （ 4 ）： 537 - 550 .

XUE H J ， WU Y Q ， YANG K . Multiple mesoscopic hotspot mechanisms model and its applications in drop impact hazard simulations ［J］. Journal of Energetic Materials ， 2023 ： 1 - 25 .

REAUGH J E ， WHITE B W ， CURTIS J P ， et al . A computer model to study the response of energetic materials to a range of dynamic loads ［J］. Propellants ， Explosives， Pyrotechnics， 2018 ， 43 （ 7 ）： 703 - 720 .

陈广南 . 固体火箭发动机机械撞击载荷作用下安全性研究［D］. 长沙：国防科技大学， 2005 .

CHEN G N . Investigation of the safety for solid rocket motor under mechanical impact ［D］. Changsha ： National University of Defense Technology ， 2005 . （in Chinese）

YANG K ， WU Y Q ， HUANG F L . Microcrack and microvoid dominated damage behaviors for polymer bonded explosives under different dynamic loading conditions ［J］. Mechanics of Materials ， 2019 ， 137 ： 103130 .

YANG K ， DONG L Y ， WU Y Q . Viscous shear flow and heating of impact-extruded composite energetic materials ［J］. International Journal of Mechanical Sciences ， 2023 ， 258 ， 108588 .

DONG L Y ， WU Y Q ， YANG K ， et al . Two competitive ignition mechanism for dynamic extrusion-shear loaded high-energy propellant ［J］. Mechanics of Materials ， 2025 ， 105419 .

JOHNSON K L ，（Eds.）. XU B Y ， LUO X F ， LIU X S ， et al . （Trans. . Contact Mechanics ［M］. Beijing ： Higher Education Press . 1992 ， 103 - 106 .

BROWNING R V . Microstructural model of mechanical initiation of energetic materials ［J］. AIP Conference Proceedings ， American Institute of Physics， 1996 ， 370 （ 1 ）： 405 - 408 .

邹吉权，荆洪阳，霍立兴 . D406A钢焊接接头断裂韧度测试［J］. 焊接学报， 2006 ，（ 11 ）： 91 - 94+117 .

ZOU J Q ， JING H Y ， HUO L X . Fracture toughness tests of D406A steel welded joints ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2006 ，（ 11 ）： 91 - 94+117 . （in Chinese）

周浪 . 触发引信弹道故障成因及机理研究［D］. 南京：南京理工大学， 2019 .

ZHOU L . Research on the causes and mechanisms of ballistic faults in triggering fuzes ［D］. Nanjing ： Nanjing University of Science and Technology ， 2019 . （in Chinese）

杨琨，徐秉恒，郭运强，等 . 固体火箭发动机破片冲击起爆阈值计算［J］. 固体火箭技术， 2018 ， 41 （ 05 ）： 566 - 573 .

YANG K ， XU B H ， GUO Y Q ， et al . Calculation of detonation threshold of fragments impact on solid rocket motors ［J］. Journal of Solid Rocket Technology ， 2018 ， 41 （ 05 ）： 566 - 573 . （in Chinese）

辛春亮，朱星宇，薛再清，等 . 有限元分析常用材料参数手册-第2版［M］，北京：机械工业出版社， 2022 ， 404 - 405 .

XIN C L ， ZHU X Y ， XUE Z Q ， et al . Finite Element Analysis Common Material Parameter Handbook - 2nd Edition ［M］. Beijing ： Mechanical Industry Press ， 2022 ， 404 - 405 . （in Chinese）

黄建龙，解广娟，刘正伟 . 基于Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型的超弹性橡胶材料有限元分析［J］. 橡胶工业， 2008 ，（ 08 ）： 467 - 471 .

HUANG J L ， XIE G J ， LIU Z W . FEA of hyperelastic rubber material based on Mooney-Rivlin model and Yeoh model ［J］. China Rubber Industry ， 2008 ，（ 08 ）： 467 - 471 . （in Chinese）

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