炸药的激光起爆特性及规律研究

论文摘要

研究了激光起爆RDX和PETN的特性及规律,采用对比实验讨论了密闭状态、密闭介质、炭黑掺杂量以及脉冲宽度四个因素对激光点火起爆过程中感度和延滞期的影响,利用高速摄影技术拍摄了点火过程,同时采用自制的PVDF压电传感器测量了起爆过程中的压力变化曲线。结果表明:在密闭状态下,由于介质阻止了体系能量的散失,激光起爆感度比敝口状态下高。结合压力曲线分析表明:采用硬度较高,在激光起爆过程中不易破裂的蓝宝石玻璃作为密闭介质相比K9玻璃具有更好的密闭性,从而具有更高的压力值、较低的激光起爆能量。其他条件固定,分别掺杂1%和2%炭黑同纯炸药作对比,发现由于炭黑增加激光吸收率,增强热传导从而较大提高了激光起爆感度,降低了延滞期。在用调Q激光作用,蓝宝石玻璃为密闭透窗时,RDX/C(99/1)和PETN/C(99/1)的起爆能量最低,分别为62.06mJ和45.11mJ;PETN/C(98/2)在调Q激光作用,蓝宝石玻璃为密闭透窗时激光起爆延滞期最短,仅为30μs。建立了含密闭介质的激光起爆炸药的一维起爆模型,采用有限差分法进行数值求解,模拟了上述不同因素对纯炸药激光起爆感度的影响,模拟结果与实验结果具有相同的规律。研究结果对认识激光起爆炸药的机理有一定指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 激光点火（起爆）技术的发展概况
• 1.2 激光与含能材料相互作用机理
• 1.2.1 激光热点火机理
• 1.2.2 激光光化学点火机理
• 1.2.3 激光的冲击起爆机理
• 1.2.4 激光引发电离及等离子体点火机理
• 1.3 含介质的激光点火研究现状
• 1.4 激光点火模型的发展
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 2 敞口状态下 RDX和 PETN的激光起爆特性研究
• 2.1 试样制备
• 2.2 药剂的热分析
• 2.2.1 RDX的DSC分析
• 2.2.2 PETN的DSC分析
• 2.3 激光起爆实验
• 2.3.1 激光起爆感度测试原理
• 2.3.2 测试装置及测试方法
• 2.3.2.1 RDX的激光起爆实验
• 2.3.2.2 PETN的激光起爆实验
• 2.4 烧蚀对激光点火起爆过程的影响
• 2.5 小结
• 3 密闭状态下激光起爆规律研究
• 3.1 介质激光能量透过率
• 3.1.1 激光能量测量
• 3.1.2 激光能量透过率
• 3.2 激光起爆感度
• 3.2.1 起爆装置设计和样品制备
• 3.2.3 感度分析
• 3.3 起爆延滞期
• 3.3.1 延滞期测试装置
• 3.3.2 延滞期分析
• 3.4 小结
• 4 激光起爆的冲击波输出性能研究
• 4.1 PVDF压电薄膜
• 4.1.1 PVDF压力传感器的制作
• 4.2 PVDF传感器压力测试
• 4.2.1 测试装置
• 4.2.2 测试结果分析
• 4.3 小结
• 5 激光起爆数值模拟
• 5.1 点火判据
• 5.2 一维模型建立
• 5.2.1 模型基本假设
• 5.2.2 起爆模型
• 5.2.3 初始条件与边界条件
• 5.2.4 玻璃与药剂参数
• 5.3 模拟方法
• 5.4 数值模拟
• 5.4.1 模拟结果与分析
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献