含能破片爆炸驱动安全性研究(3)
时间:2017-04-22 15:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
当含能破片对目标撞击时，毁伤程度 与破片的质量、速度、破片材料、破片形状和撞击倾角相关，总的能量为： 〖KE〗_T=〖KE〗_K+〖KE〗_c （1-1） 其中〖KE〗_K为破片的动能，〖KE〗_c为破片的化学能，这种破片所用的材料含有一定的化学能，在撞击目标后，增加的化学能量爆炸或者燃烧，可增加破片的总体杀伤能力；但含能材料又必须是顿感的，在战斗部主装药爆炸时产生高压的条件下，能保持其安定性。 作为一种杀伤元素，含能破片紧密排列在装药周围，与战斗部壳体之间还放置有隔爆层，当战斗部装药爆炸后，爆炸气体驱动排列在装药周围的含能破片向外运动，高速飞行的破片穿透目标壳体或防护层侵入目标内部，并在目标内燃烧或爆炸，对目标造成毁伤。隔爆层的作用是减小战斗部主装药爆炸时的爆轰波对含能破片的破坏作用。含能破片对目标的破坏作用属于机械、冲击波、引燃综合毁伤效果。含能破片是未来反导武器针对巡航导弹战斗部的十分重要的毁伤元，它有效的提高了破片的威力。 图1-1 含能破片毁伤目标示意图 图1-2 含能破片与战斗部示意图 1.2.4 含能破片材料配方研究 截止目前为止，低感度高能混合炸药类含能材料的配方有三代[4]。目前所使用的低感度高能混合炸药主要为第一代和第二代，第三代高能混合炸药目前大多均处于研发阶段。本节主要叙述亚稳态复合含能材料的配方。目前常见的亚稳态复合含能材料主要以铝热剂(thermites)、金属间化合物(intermetallics)、金属聚合物(metal-polymer mixtures)、亚稳态分子化合物(MICs)、矩阵材料(matrix materials)及氢化物(hydrides)等材料为主。按反应过程是否需氧来分主要有厌氧反应类型(oxygen deficient energetic metal)、氧平衡反应类型(oxygen balanced energetic metal)及富氧反应类型(oxygen rich energetic Metal)；按反应过程类型来分主要可以分为金属氧化反应、置换反应(铝热反应)、金属化合反应三种类型。 (1) 金属氧化反应类型 以活性金属为典型代表的可燃剂主要有：Al, Cr, Mg, Mn, Ti, W, Zr, Fe, Hf, Ta等。常用氧化剂主要有含氧酸盐（如氯酸盐、高铝酸盐、硝酸盐、硫酸盐和铬酸盐），过氧化物和氧化物，如：KClO3, KClO4, BaCrO4, K2Cr2O7, C2Cl6, KNO3以及近几年研究较多的新型氧化剂聚四氟乙烯(FTFE)、THV等一些含氟聚合物。其主要反应形式为： M+O→MO+ΔH M+AO(过氧化化物) →MO+AO (氧化物) +ΔH 目前利用金属氧化反应类型作为含能破片材料配方的主要分为两类，一为活性金属+传统的氧化剂，另一类则为活性金属+新型氧化剂，如文献[5]将Al和FTFE按25/75的质量进行配比制作成了含能破片并对A3靶板进行了毁伤效能评估。文献[6]在专利中则给出了23种不同成分、配比的活性金属+非金属聚合物氧化剂的配方。 (2) 置换反应类型 这里的置换反应主要是指金属与金属盐的反应，由于应用最多也最具代表性的反应为铝粉和氧化铁的反应，因此也有文献称为铝热反应类型。其主要反应形式为： M+AO→MO+A+ΔH 铝热反应，其燃烧温度可以高达几千度，而且没有气体反应生成物和火焰。并且有着燃烧温度高、燃烧速率较快等特点，已在高热度燃烧弹和弹药销毁等领域取得了广泛的应用。并且铝热反应能释放大量的热能。但铝热反应的反应物活性低且氧化剂与还原剂的结合程度不高，常导致反应速度慢、实际放热量低以及反应过程不集中，这直接影响到了它们的点火和燃烧性能，使其很难成为真正意义上的含能材料而应用于含能破片进行有效的毁伤，因此需对铝、镁等材料进行改性处理或利用纳米复合技术达到提高能量释放效率的目的。 (责任编辑：qin) |