AUTODYN带壳装药破片冲击响应研究(2)
1 绪论
1.1 引言
随着弹药的不断发展，其安全性也不断受到人们的重视。弹药在贮存、运输处理过程中，常常可能受到撞击、破片等冲击动载荷的作用，而发生意外爆炸事故。弹药会因为距离不远处的另一堆弹药的爆炸而被殉爆；榴弹在膛内运动时，强烈的后座冲击力可能会导致弹药膛炸；导弹战斗部或反深层目标航弹在着地撞击水泥构件时可能引起早炸；各种战术反导武器技术中高速弹丸或破片对敌方导弹战斗部内装药的冲击起爆等等，都涉及到炸药的不敏感性研究。上世纪60年代以来的一系列安全事故催生了人们对于不敏感弹药的研究[1]。
1962年美国加州某靶场进行用MI105毫米榴弹进行射击训练时，在发射的过程中发生了膛炸。在越南战争中，美国的127毫米和155毫米口径炮弹发生膛炸。在1967年和1973年的两次中东战争中，都发现导致坦克被装甲穿透的主要毁坏原因是坦克自身弹仓内的弹药殉爆。这些事故加上之后的许多事故让人们深刻意识到弹药不敏感性研究的重要性。
研究弹药的不敏感性，首先得了解影响弹药的安全因素。由于炸药分子在热冲击下分解会放热，所以封闭条件下的炸药在这种分解和放热下发生链式反应，最终发生爆炸，这一过程被称作燃烧转爆轰过程(简称DDT)。而炮弹或者破片对弹药的强烈冲击会产生冲击波，传入炸药中，当冲击波达到一定强度，迫使炸药分解生产中间产物并持续反应、释放能量，会使压力和热量增加，最终导致爆轰，这一过程被称作冲击转爆轰过程(简称SDT)。此外，电磁辐射也可能对炸药产生直接或间接的影响。
提高弹药的不敏感度，主要有两个方向。第一是从炸药入手，改进传统炸药，开发出低感度的炸药。目前已知的含能钝感炸药有PBX炸药、DNAN炸药、NTO炸药和钝感RDX炸药等。由于战斗部的不敏感性很大程度上取决与装填炸药，所以欧美各国都很重视相关炸药的研究。另一种方法是改进弹药结构，使得外界刺激在到达炸药时有很大程度的损耗，从而提高了战斗部的不敏感性。虽然后者对弹药的不敏感度提升较前者不明显，但是当弹药的填装炸药不是钝感炸药而是高能较敏感炸药时，后者就体现出了其作用。要改进弹药的结构，必须了解不同因素对弹药起爆的影响。
高速破片引爆战斗部是反导技术中采用的主要毁伤方式，其本质是破片对带壳装药的冲击起爆问题，所以破片对带壳装药的冲击起爆研究在提高弹药的不敏感性方面有很大的意义。破片撞击战斗部能否引爆壳体内的炸药，这与破片及壳体材料、破片形状、壳体厚度、破片侵彻速度和入射角等因素有关。
根据大量实验结果的分析，炸药装药对破片作用的应对性响应可按一下方式分类[5]：
1.炸药装药的爆轰 爆轰的引发具有冲击波的特性，爆轰产生与相互作用的初始冲击波阶段，或者只有不长的延迟时间。炸药发生爆轰转变的主要特征是：a）外壳被破坏，形成大量高速飞散的小破片；b）甚至从较厚外壳的破片上也容易观察到发生剪切破坏的断面；c）与已反应炸药数量和类型有关的强烈爆轰效应。
2.爆炸 具有冲击性质的炸药非爆轰性转变，通常起反应的只是部分炸药，其余处于细碎状态的炸药四处飞散；外壳主要通过脆性断裂机制被破坏成大块的或中等的破片，并以相当干的速度飞散。爆轰效应为中等程度。
3.局部爆炸 很少部分炸药发生快速反应，但由于外壳局部破坏（诸如端盖脱落、起反应的高压部分处外壳被冲开等等），导致压力急剧下降，反应未能转变为爆炸或爆轰。其余炸药的形状仍是较大的碎块，带着化学反应痕迹四处飞散，部分炸药仍残留在外壳中。实际中不存在明显地爆裂效应和高速破片。
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