1.3 本文主要工作

为研究铝粉在后燃反应中的反应规律，本文采用理论计算与试验结合的方法，构造后燃反应模型，计算后燃反应中的后燃热，从而进一步研究以下问题。

(1) 全面查阅国内外有关文献，了解温压炸药中铝粉反应机理，掌握国内外有关铝粉在后续燃烧中的反应规律及影响因素；

(2) 建立铝粉后燃模型，并对反应规律进行描述；

(3) 通过模型分析后燃反应中铝粉反应规律各个因素影响程度，找出关键因素，并进行定性和定量的分析。

2 炸药爆炸铝粉反应理论基础

2.1 含铝炸药反应理论

铝粉的燃烧性能很大程度上是由铝的颗粒特征以及燃烧所处的环境所决定。铝的点燃必须在其氧化膜破裂或者是不完整的情况下才能进行，对铝加热时，铝周围的氧化铝薄膜会受热破裂或者收缩，铝熔化，呈现液滴的状态，并开始燃烧，形成蒸汽或凝相的“烟雾”氧化物。燃烧反应都发生在铝液滴的外层，铝粉颗粒的燃烧会经历从多相燃烧到蒸汽相燃烧过渡的变化过程。

燃烧中，铝液滴温度特别高，接近2500K，铝液滴的表面会出现熔化变小的氧化铝和火焰的外层。铝液滴的温度不会过高，因为会受到氧化物熔点的限制，同时也受到铝的沸点的限制。铝蒸汽扩散到空气中，和空气中的氧气作用形成氧化铝，氧化铝同样是以液滴的形式存在。氧化铝不仅存在于液滴表面，也存在于火焰外层。

本文主要探讨铝粉在后燃反应中，后燃反应的规律是怎样的。所以，全面了解铝粉的燃烧规律对于研究后燃反应中铝粉燃烧意义重大。

同时颗粒直径的估算和处理在计算中非常重要，因为不同直径的微粒在流场中运动规律及各方面参数不尽相同，微粒直径对燃烧效率的影响很大。严格来说，我们研究和计算的后燃反应的后燃能量都是密闭空间中。燃料的粒度级配对燃料在密闭空间内的放热及受热面的吸热有较大影响。

2.1.1 二次反应理论

1956年，美国学者Cook.M.A.阐述了二次反应理论[21]，二次反应理论中提到，含铝炸药爆轰过程中，在C-J面之前铝粉并不参加化学反应，即使铝粉已经参与化学反应，在到达C-J面时也没有充分反应完全。论文网

含铝炸药的爆轰性能：高爆热、高威力以及爆速低、猛度低的特点通过二次反应理论得到解释。但二次反应理论只适合解释高能炸药与铝粉组成的混合物爆炸时。高能炸药爆轰特点为：反应区厚度薄，铝粉和爆轰产物的反应集中在炸药爆轰C-J面以后，此时二次反应理论与实际吻合。但是低能炸药反应区厚度较厚，有足够时间给铝粉反应，所以不适合二次反应理论。

2.1.2 惰性热稀释理论

在爆炸反应中，将在爆轰波阵面内不参加化学反应且吸热的惰性添加物称为热稀释剂。在惰性热稀释理论中，铝粉作为爆轰反应区的惰性物质不参与反应，还通过消耗和吸收反应中的能量，降低爆轰波总能量，含铝炸药能量部分被吸收后，爆速、爆压及猛度都将下降。从反应进程上说，热稀释理论包括两部分:吸热理论和可压缩性理论。

吸热理论认为：铝粉具有优良的热传导性能，爆炸反应发生的瞬间起惰性作用，吸收热量；随着反应中的膨胀发散过程会带走热量。爆轰波阵面的能量显著降低，爆速和爆压随之下降。

可压缩性理论：惰性添加物都具有可压缩的性质，在爆轰瞬间，炸药中铝粉的可压缩性能对爆轰波传播速度起到了缓冲作用，使波阵面的能量减弱，从而导致爆速、爆压值降低。