某引信直列装药烤燃仿真研究及其钝感化改造

摘要

以钝感弹药技术为依托，研究某引信在烤燃环境下的响应过程和规律，希望通过结构改造等途径提高引信在热刺激条件下的安全性。 基于炸药热爆炸理论的假设，分析得到Frank-Kamenetskii零级反应模型;计算在一定环境温度下聚奥-9159的静热起爆临界点火温度;得出线性升温条件下炸药反应时点火时间与升温速率的关系式。介绍北约标准中快速烤燃和慢速烤燃的试验方法。 为了分析烤燃条件下引信内部装药的热响应特性，利用FLUENT软件对其烤燃响应过程进行数值模拟，得到了烤燃条件下引信内部装药的响应规律。结果表明:烤燃模型数值仿真与参考试验结果相差不大，证明所用仿真模型是可信的。随着升温速率的增大，装药反应时引信壳体温度升高，但点火温度降低、点火时间缩短。分析不同升温速率下聚奥-9159反应时点火时间理论计算结果与仿真结果可知，升温速率越大理论与仿真结果之间的误差越小。不同升温速率下，外部加热源为不均匀加热时对引信内部装药反应的影响不大。在引信体外添加弹体后，引信内部装药反应时引信壳体温度和点火温度升高，点火时间延长。 为了研究引信壳体材料、炸药装药、隔热材料及泄压结构对引信钝感性的影响，利用FLUENT软件对烤燃条件下的引信进行数值仿真，得到了改造后引信结构对其安全性的影响。仿真结果表明:引信壳体材料为复合材料（凯夫拉）时，点火时间延长。引信内部填充钝感炸药时，装药反应时的点火时间延长;引信内部填充外层为聚苯-9014而内层为聚奥-9159的复合装药时，点火时间介于装药分别为单一装药聚苯-9014和聚奥-9159之间。在引信体外添加隔热材料时，隔热性能最好的是硅气凝胶;随着隔热材料厚度的增加，点火时间逐渐延长，且在引信体外加隔热材料时比在传爆药外时的隔热效果更好。在引信体底端加设泄压孔且孔内不添加其他介质时，装药反应时的点火时间均比无泄压孔时延长。随着泄压孔直径的增大，点火时间呈上升趋势，在引信体底端加设泄压孔且孔内填充易熔合金材料时对降低引信在烤燃条件下的热易损性效果更好。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1课题研究背景与意义

1．2钝感弹药及引信技术国内外研究现状

1．2．1钝感火炸药与装药技术国内外研究现状

1．2．2钝感弹药及引信泄压结构设计国内外研究现状

1．2．3钝感弹药及引信缓冲材料设计国内外研究现状

1．2．4钝感弹药及引信试验标准体系和产品国内外研究现状

1．3本文主要研究内容

2炸药热爆炸理论计算与烤燃试验方法

2．1热爆炸理论的普适表达式

2．2静热爆炸理论

2．3线性加热的热爆炸理论

2．4烤燃试验方法

2．4．1快速烤燃试验方法

2．4．2慢速烤燃试验方法

2．5本章小结

3引信在烤燃条件下热响应特性研究

3．1 FLUENT软件简介

3．2数值模拟计算流程

3．3物理模型建立

3．4相关材料参数设置

3．5烤燃模型数值仿真与试验结果比较分析

3．6某引信烤燃响应特性数值模拟

3．6．1升温速率对引信烤燃响应特性的影响

3．6．2加热均匀性对引信烤燃响应特性的影响

3．6．3弹体对引信烤燃响应特性的影响

3．7烤燃响应理论计算与数值模拟结果的比较分析

3．8本章小结

4引信钝感化结构改造研究

4．1引信壳体材料对引信钝感性的影响

4．2炸药装药对引信钝感性的影响

4．2．1装药类型对引信钝感性的影响

4．2．2复合装药结构对引信钝感性的影响

4．3隔热材料对引信钝感性的影响

4．3．1隔热材料类型对引信钝感性的影响

4．3．2隔热材料厚度对引信钝感性的影响

4．3．3隔热材料位置对引信钝感性的影响

4．4泄压结构对引信钝感性的影响

4．4．1泄压孔尺寸对引信钝感性的影响

4．4．2泄压孔的合金材料对引信钝感性的影响

4．5本章小结

5结束语

5．1工作总结

5．2研究结论

5．3本文创新点

5．4需要进一步探讨的问题

致谢

参考文献

附录