含能破片爆炸驱动安全性研究(5)
在国外，对于预制破片战斗部冲击波和破片场的研究，起步比较早，做的工作比较多，已经有了一套比较完整和系统的理论，并将研究成果应用到防空导弹中。同时，含能破片的研究也比较多，2002年，美国海军研究评估办公室的空中和地面武器可压计划项目中对含能破片提出了基本概念：在战斗部破片内加入某种含能材料，破片进入目标后，破片的动能和含能材料释放的化学能可提高战斗部对目标毁伤概率。该文献还确定了含能破片中的含能材料的基本选择方向：主要是铝粉末和氟聚合物。2004年，美国海军武器研发中心对含能破片战斗部进行了试验，试验表明其威力半径是普通破片战斗部的两倍，并断定其潜在的毁伤威力相对普通破片战斗部可提高500%。为更好的开发韩恩能够破片战斗部，该武器中心的研发部门进行了长期而系统的发展规划。美国 Los Alamos 国家实验室和Sandia国家实验室以及Raytheon公司等单位曾在预制破片战斗部的实验研究和数值模拟研究方面做了大量的系统的工作，研究内容包括预制破片战斗部的爆轰驱动机理、破片在目标方向闪的抛散分布特性、破片对不同目标的毁伤效应等各个领域。J.B.Ramsay和A.Popolate，Walker.F.E和Wasley.R.J,H.Mouiard分别给出了不同条件下裸装药的冲击起爆判据；同时对带壳装药冲击起爆进行了实验研究。但是由于保密的原因，以上研究成果在国外文献上报道很少。
1.3 本文的研究内容
在一文冲击波理论、炸药冲击起爆判据的基础上，对爆炸型含能破片冲击起爆的整个过程建立了理论模型，并根据理论模型分析各参量对破片内炸药压力、能量的影响。主要内容有：
（1）破片所受冲击压力分析：主装药爆炸产生初始冲击波—在隔爆层的衰减—隔爆层向破片的传播—在壳体内的衰减—含能材料所受压力值。
（2）不同材料对冲击波衰减的影响
（3）与文献数据的对比
2 含能破片冲击过程分析与计算
2.1 爆炸型含能破片的结构和组成
由1.2.2和1.2.3可知，由于发射驱动条件和终点毁伤效应要求爆炸型含能破片拥有足够的安定性和结构强度，因此现如今的破片是由高强度的惰性金属壳体包覆炸药的结构形式。含能破片头部形状有平头和圆头两种，分为壳体、盖帽和内填装的炸药组成，具体结构如图2-1所示。
(a) 平头圆柱型含能破片 (b) 球头圆柱形含能破片
图2-1 爆炸型含能破片结构图
对于破片壳体和盖帽材料的选取必须综合考虑密度、强度、机械性能和加工性能等因素，保证发射驱动时的完整性以及足够的侵彻能力。一般为高强度惰性金属，如钢、铝、铜等；而对于破片内填装炸药则应满足：炸药的猛度和威力高，理化性能稳定不吸湿与破片外壳材料有相容性，挥发性小，机械感度小，可承受高过载，能够长期贮存，不易变质等，如8701、钝化黑索金等。
2.2 含能破片爆炸驱动过程的研究
含能破片战斗部工作时产生的冲击波可用图2-2表示，当主装药起爆时，产生初始冲击波并向隔爆层传播，之后隔爆层传向破片的壳体，并最终传入破片内装药。当炸药与可压缩介质接触爆炸时，在介质中将产生爆炸冲击波，研究爆炸冲击波对介质的力学作用，这是为了正确使用炸药而经常遇到的主要问题；而确定爆炸冲击波的初始参数，又是计算介质中冲击波作用场动力学参数的初始条件。
图2-2 含能破战斗部冲击波传播示意图
2.2.1 爆轰波垂直入射时介质中冲击波的初始参数
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