云霧爆轟

內(nèi)容概要

云霧爆轟是爆轟學(xué)的重要組成部分，是由云爆武器發(fā)展推動(dòng)形成的一門新興科學(xué)。主要研究問(wèn)題包括：云霧爆轟燃料、云霧爆轟控制、云霧爆轟威力評(píng)價(jià)等。
《云霧爆轟》內(nèi)容包括緒論和三篇共9章內(nèi)容。在緒論中主要介紹了云霧爆轟特點(diǎn)及其發(fā)展過(guò)程等內(nèi)容。在第一篇中，系統(tǒng)地介紹了處于當(dāng)前領(lǐng)先水平的固液混合云爆燃料的設(shè)計(jì)理論與研究方法，并進(jìn)一步介紹了典型兩次引爆型和一次引爆型云爆燃料作用機(jī)理、配方設(shè)計(jì)以及主要性能等內(nèi)容。在第二篇中，分別介紹了兩次引爆型和一次引爆型云霧爆轟控制理論與技術(shù)，并較系統(tǒng)地介紹了兩次引爆型子母式航空云爆彈技術(shù)。在第三篇中，介紹了云爆威力測(cè)試方法和云爆威力評(píng)價(jià)方法，以及基于實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果計(jì)算云爆等效TNT當(dāng)量方法等。《云霧爆轟》包含較完整的云霧爆轟內(nèi)容，且絕大部分內(nèi)容是作者的科研成果，具有系統(tǒng)性和先進(jìn)性。
《云霧爆轟》可作為從事云霧爆轟基礎(chǔ)與應(yīng)用科學(xué)研究的參考書，同時(shí)可作為力學(xué)、安全科學(xué)與工程、兵器科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科教師和學(xué)生教學(xué)參考書。

作者簡(jiǎn)介

無(wú)

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 云霧爆轟及其特點(diǎn)1.2 云霧爆轟燃料發(fā)展綜述1.3 云霧爆轟控制發(fā)展綜述1.4 云霧爆轟應(yīng)用參考文獻(xiàn)第一篇 云霧爆轟燃料第2章 固液混合云爆燃料及其特點(diǎn)2.1 固液混合云爆燃料結(jié)構(gòu)2.1.1 云爆燃料分析2.1.2 固液混合燃料結(jié)構(gòu)發(fā)明2.2 固液混合云爆燃料狀態(tài)2.2.1 組分作用力2.2.2 物理穩(wěn)定性2.2.3 最佳固液比例2.3 固液混合云爆燃料組分表面能2.3.1 表面能影響因素2.3.2 固液混合燃料的組分親液性2.3.3 表面能測(cè)定2.4 固液混合燃料理化性能研究方法2.4.1 爆轟參數(shù)計(jì)算方法2.4.2 組分相容性研究方法2.4.3 長(zhǎng)貯性研究方法2.4.4 發(fā)射安全性研究方法2.5 固液混合云爆燃料制備與裝藥方法2.5.1 制備方法2.5.2 裝藥方法2.5.3 裝藥質(zhì)量檢測(cè)方法參考文獻(xiàn)第3章 兩次引爆型云爆燃料3.1 云爆燃料分散和爆轟機(jī)理3.1.1 云爆燃料爆炸分散機(jī)理3.1.2 云霧爆轟機(jī)理3.2 液體云爆燃料3.2.1 環(huán)氧烷烴類云爆燃料3.2.2 碳?xì)漕愒票剂?.3 固液混合云爆燃料配方設(shè)計(jì)3.3.1 配方設(shè)計(jì)原則3.3.2 組分選擇3.3.3 配方優(yōu)化設(shè)計(jì)3.4 B-Ⅱ-1云爆燃料主要性能3.4.1 理化性能3.4.2 分散性能3.4.3 起爆性能3.4.4 爆轟性能參考文獻(xiàn)第4章 一次引爆型云爆燃料4.1 一次引爆型云爆燃料作用機(jī)理4.1.1 分散爆轟機(jī)理4.1.2 分散爆轟狀態(tài)場(chǎng)4.2 “什米爾-2”云爆燃料4.2.1 燃料配方4.2.2 燃料主要原材料指標(biāo)4.2.3 燃料主要性能4.3 振動(dòng)裝填超壓型固液混合云爆燃料4.3.1 配方設(shè)計(jì)原則4.3.2 配方優(yōu)化設(shè)計(jì)4.3.3 B-Ⅰ-1云爆燃料主要性能4.4 壓力裝填超壓型固液混合云爆燃料4.4.1 配方設(shè)計(jì)原則4.4.2 配方優(yōu)化設(shè)計(jì)4.4.3 B-Ⅰ-2云爆燃料主要性能4.5 抗高過(guò)載型固液混合云爆燃料4.5.1 配方設(shè)計(jì)原則4.5.2 高過(guò)載高旋轉(zhuǎn)條件下燃料安全性分析4.5.3 配方優(yōu)化設(shè)計(jì)4.5.4 B-Ⅰ-3云爆燃料主要性能4.6 溫壓型固液混合云爆燃料4.6.1 配方設(shè)計(jì)原則4.6.2 大裝藥量溫壓型云爆燃料的物理狀態(tài)4.6.3 配方優(yōu)化設(shè)計(jì)4.6.4 B-Ⅰ-4云爆燃料主要性能參考文獻(xiàn)第二篇 云霧爆轟控制第5章 兩次引爆型云爆控制5.1 兩次引爆型云爆過(guò)程5.1.1 戰(zhàn)斗部系統(tǒng)構(gòu)成5.1.2 戰(zhàn)斗部終點(diǎn)作用過(guò)程5.2 定點(diǎn)強(qiáng)起爆方法5.2.1 隨機(jī)起爆方法分析5.2.2 定點(diǎn)強(qiáng)起爆方法分析5.2.3 二次引信運(yùn)動(dòng)軌跡控制5.3 分散裝藥5.3.1 云爆燃料分散“竄火”現(xiàn)象分析5.3.2 “T”形分散裝藥結(jié)構(gòu)5.3.3 復(fù)合分散裝藥結(jié)構(gòu)5.4 子母式云爆戰(zhàn)斗部5.4.1 子彈殼體結(jié)構(gòu)5.4.2 子彈裝藥結(jié)構(gòu)5.4.3 子彈作用過(guò)程數(shù)值分析5.5 整體式云爆戰(zhàn)斗部5.5.1 ОДАБ-500П整體式戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)5.5.2 聚能開殼整體式戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)5.5.3 預(yù)制槽開殼整體式戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)5.5.4 整體式云爆戰(zhàn)斗部數(shù)值分析參考文獻(xiàn)第6章 一次引爆型云爆控制6.1 已有一次引爆方法可行性分析6.1.1 化學(xué)催化法6.1.2 光化學(xué)起爆法6.1.3 燃燒轉(zhuǎn)爆轟法6.1.4 高速湍動(dòng)熱噴流法6.1.5 SWACER機(jī)理及分析6.2 基于分散爆轟法的云爆戰(zhàn)斗部6.2.1 戰(zhàn)斗部系統(tǒng)構(gòu)成6.2.2 戰(zhàn)斗部終點(diǎn)作用過(guò)程6.3 分散起爆裝藥6.3.1 分散起爆裝藥管6.3.2 分散起爆裝藥結(jié)構(gòu)6.4 云爆榴彈彈體6.4.1 頭部引信云爆榴彈彈體6.4.2 底部引信云爆榴彈彈體6.4.3 云爆榴彈發(fā)射過(guò)程數(shù)值分析6.4.4 云爆榴彈威力場(chǎng)數(shù)值分析6.5 裝藥質(zhì)心控制6.5.1 云爆燃料密度的計(jì)算6.5.2 固液混合態(tài)云爆燃料密度測(cè)試6.5.3 裝藥體積調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)第7章 子母式航空云爆彈技術(shù)7.1 子母式航空云爆彈系統(tǒng)7.1.1 系統(tǒng)組成7.1.2 系統(tǒng)作用過(guò)程7.2 母彈飛行穩(wěn)定性7.2.1 飛行穩(wěn)定性試驗(yàn)7.2.2 飛行穩(wěn)定性數(shù)值分析7.3 母彈尾部流場(chǎng)數(shù)值分析7.3.1 母彈尾部流場(chǎng)數(shù)值分析模型7.3.2 數(shù)值分析結(jié)果7.4 母彈開艙可靠性7.4.1 開傘過(guò)程分析7.4.2 母彈開艙可靠性分析7.5 子母彈落點(diǎn)散布7.5.1 子彈飛行過(guò)程分析7.5.2 子彈落點(diǎn)散布數(shù)值分析參考文獻(xiàn)第三篇 云霧爆轟威力評(píng)價(jià)第8章 云爆威力測(cè)試8.1 云爆試驗(yàn)系統(tǒng)8.1.1 實(shí)驗(yàn)室云爆試驗(yàn)系統(tǒng)8.1.2 靶場(chǎng)云爆試驗(yàn)系統(tǒng)8.2 云爆威力測(cè)試8.2.1 爆轟過(guò)程測(cè)試8.2.2 超壓測(cè)試8.2.3 溫度測(cè)試8.2.4 地震波測(cè)試參考文獻(xiàn)第9章 云爆威力評(píng)價(jià)9.1 云爆威力評(píng)價(jià)方法9.1.1 爆轟潛能法9.1.2 爆轟能量法9.1.3 沖擊波能量法9.1.4 沖擊波參數(shù)法9.1.5 有效作用區(qū)面積法9.1.6 等效靶方法9.2 云爆毀傷評(píng)價(jià)準(zhǔn)則9.2.1 沖擊波毀傷評(píng)價(jià)準(zhǔn)則9.2.2 熱輻射毀傷評(píng)價(jià)準(zhǔn)則9.2.3 振動(dòng)毀傷評(píng)價(jià)準(zhǔn)則9.3 云爆TNT當(dāng)量計(jì)算9.3.1 計(jì)算方法9.3.2 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定參考文獻(xiàn)彩圖

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   第1章 緒論 1.1 云霧爆轟及其特點(diǎn) 本書中“云霧爆轟”含義是，本身不具備爆轟條件的燃料在爆炸等動(dòng)載荷作用下與空氣混合形成滿足爆轟條件的燃料空氣炸藥云霧，并通過(guò)適當(dāng)方法控制時(shí)間、位置和能量等條件起爆燃料空氣炸藥云霧并實(shí)現(xiàn)爆轟。云霧爆轟是由在當(dāng)前常規(guī)武器裝備中占有特殊地位的云爆武器（通常稱為云爆彈）發(fā)展形成的一門新興科學(xué)技術(shù)；反過(guò)來(lái)，云霧爆轟也是推動(dòng)云爆彈發(fā)展的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。云霧爆轟包含的科學(xué)問(wèn)題主要有：形成高能量燃料空氣炸藥云霧的云霧爆轟燃料理論與技術(shù)（簡(jiǎn)稱為云霧爆轟燃料），實(shí)現(xiàn)燃料空氣炸藥云霧可靠爆轟的云霧爆轟控制理論與技術(shù)（簡(jiǎn)稱為云霧爆轟控制），以及科學(xué)評(píng)價(jià)云爆彈毀傷能力的云霧爆轟威力評(píng)價(jià)方法（簡(jiǎn)稱為云霧爆轟威力評(píng)價(jià)）等。 云霧爆轟過(guò)程是云爆彈終點(diǎn)作用過(guò)程的完整體現(xiàn)。與常規(guī)彈藥終點(diǎn)的高能炸藥爆轟相比，云爆彈的云霧爆轟具有以下顯著特。 一、裝藥效率高 由于初始裝填的燃料自身不具備爆轟條件，其爆轟反應(yīng)的氧化劑來(lái)源于當(dāng)?shù)乜諝庵械难鯕?，因此云霧爆轟反應(yīng)產(chǎn)生的能量可達(dá)數(shù)倍TNT當(dāng)量。下面以TNT高能炸藥、液體環(huán)氧丙烷燃料和固體鋁粉燃料為例分析云霧爆轟能量。 TNT炸藥爆轟反應(yīng)方程式為C7H5O6N32.5H2O+3.5CO+3.5C+1.5N2（1-1）式中，TNT炸藥爆轟反應(yīng)的氧化劑來(lái)源于TNT炸藥本身，其質(zhì)量占TNT總質(zhì)量的42.3%，最終產(chǎn)生爆熱為1.09kcal①/g。 環(huán)氧丙烷燃料云霧爆轟反應(yīng)方程式為C3H6O+4O23CO2+3H2O（1-2）式中，環(huán)氧丙烷燃料云霧爆轟反應(yīng)的氧化劑來(lái)源于空氣中的氧氣，其質(zhì)量占總反應(yīng)物質(zhì)量的71.3%，爆轟反應(yīng)產(chǎn)生的爆熱為5.91kcal/g，爆轟等效TNT當(dāng)量的5.42倍。 鋁粉燃料云霧爆轟反應(yīng)方程式為Al+0.75O20.5Al2O3（1-3）式中，鋁粉燃料云霧爆轟反應(yīng)的氧化劑同樣來(lái)源于空氣中的氧氣，其質(zhì)量占總反應(yīng)物質(zhì)量的47.1%，爆轟反應(yīng)產(chǎn)生的爆熱為7.2kcal/g，爆轟等效TNT當(dāng)量的6.6倍。 二、爆轟體積大 云霧爆轟是通過(guò)炸藥爆炸載荷等作用使燃料在空氣中分散，形成燃料空氣炸藥云霧，在云霧達(dá)到爆轟濃度的條件下起爆，形成大范圍的爆轟區(qū)。一般燃料裝填密度為100g/cm3量級(jí)，云霧爆轟燃料濃度為10-4g/cm3量級(jí)，即燃料空氣炸藥云霧爆轟體積是燃料裝填體積的104倍量級(jí)。而高能炸藥爆轟發(fā)生在裝藥內(nèi)部，爆轟體積與裝藥體積相當(dāng)。 三、壓力衰減緩慢且沖量大 云霧爆轟過(guò)程中，爆轟區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生爆轟波，爆轟區(qū)外部產(chǎn)生沖擊波，它們共同構(gòu)成云霧爆轟壓力作用區(qū)，超壓載荷是云爆彈產(chǎn)生的最主要的毀傷因素。云霧爆轟產(chǎn)生的峰值超壓隨距離衰減緩慢，且云霧爆轟在每一點(diǎn)產(chǎn)生的超壓隨時(shí)間衰減緩慢，具有較大的沖量。無(wú)論是峰值超壓隨距離衰減，還是空間點(diǎn)超壓隨時(shí)間衰減，云霧爆轟與高能炸藥爆轟具有明顯的不同之處。圖1-1（a）為云霧爆轟與高能炸藥爆轟的峰值超壓隨距離衰減曲線的比較，圖1-1（b）為云霧爆轟與高能炸藥爆轟的空間點(diǎn)超壓隨時(shí)間衰減曲線的比較。 四、毀傷因素多 云霧爆轟除產(chǎn)生超壓毀傷因素外，還會(huì)產(chǎn)生熱輻射、缺氧、地震波等多種毀傷因素。 在云霧爆轟產(chǎn)生大體積爆轟區(qū)的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大體積高溫火球，高溫火球的溫度高達(dá)103℃量級(jí)，持續(xù)時(shí)間為102ms量級(jí)。由于云霧爆轟反應(yīng)會(huì)消耗空氣中的氧氣，在云霧爆轟區(qū)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生缺氧，缺氧時(shí)間取決于周圍空氣的擴(kuò)散過(guò)程。云霧爆轟為大體積爆轟過(guò)程，在地面上作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生地震波效應(yīng)，地震波沿地表和地下向外傳播。 云霧爆轟的特點(diǎn)決定了云爆彈的作戰(zhàn)使用方法。云爆彈終點(diǎn)作用的核心特點(diǎn)是產(chǎn)生大體積爆轟、超壓衰減緩慢以及產(chǎn)生大體積高溫火球等目標(biāo)毀傷因素。只有充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)的高效毀傷。云爆彈能夠產(chǎn)生高效毀傷的目標(biāo)包括以下3類。 一、復(fù)雜環(huán)境和隱蔽條件下的目標(biāo) 云爆彈終點(diǎn)作用過(guò)程首先是燃料在空氣中擴(kuò)散，形成大體積燃料空氣炸藥云霧，然后將其引爆產(chǎn)生大體積云霧爆轟區(qū)。由于擴(kuò)散能夠使燃料進(jìn)入復(fù)雜環(huán)境和隱蔽防護(hù)的目標(biāo)內(nèi)部或周圍，形成燃料空氣炸藥云霧，云霧爆轟后能夠?qū)δ繕?biāo)產(chǎn)生爆轟直接作用，從而達(dá)到對(duì)目標(biāo)的高效毀傷效果。而高能炸藥彈藥爆轟發(fā)生在戰(zhàn)斗部?jī)?nèi)部，向外傳播的沖擊波及破片是以戰(zhàn)斗部為中心向外運(yùn)動(dòng)的，對(duì)直接暴露的目標(biāo)能夠產(chǎn)生有效毀傷，對(duì)隱蔽或遮擋的目標(biāo)不能產(chǎn)生直接作用，難以取得有效的毀傷效果。因此，云爆彈能夠產(chǎn)生高效毀傷效果的目標(biāo)包括：擁有戰(zhàn)壕、工事、掩體等隱蔽設(shè)施的人員和裝備；隱蔽在山洞、山區(qū)、叢林中的人員和裝備；港口、機(jī)場(chǎng)、建筑群等物質(zhì)密集區(qū)的人員和裝備等。圖1-2為云爆彈有效毀傷隱蔽目標(biāo)的示意圖。 二、暴露的面軟目標(biāo) 面軟目標(biāo)是指分散布置的對(duì)低超壓和大沖量敏感的目標(biāo)。由于云爆彈終點(diǎn)作用能夠產(chǎn)生低超壓、大沖量的超壓場(chǎng)，其最大峰值壓力在MPa量級(jí)，沖量在MPa?ms量級(jí)。因此，云爆彈適合打擊的目標(biāo)有：停機(jī)坪飛機(jī)、無(wú)裝甲集群車輛和通信指揮中心等。 三、易燃易爆物質(zhì) 由于云爆彈終點(diǎn)作用能夠產(chǎn)生大體積高溫火球，且溫度高達(dá)103℃量級(jí)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)102ms量級(jí)，能夠達(dá)到部分易燃易爆物質(zhì)的引燃引爆條件，產(chǎn)生引燃引爆，并能進(jìn)一步引起系統(tǒng)燃燒或系統(tǒng)爆炸。這類目標(biāo)存在的場(chǎng)所有：化工廠、燃料庫(kù)和彈藥庫(kù)等。 對(duì)缺氧導(dǎo)致人員窒息效應(yīng)的分析如下。云爆彈爆轟反應(yīng)區(qū)內(nèi)部確實(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)氧或缺氧的現(xiàn)象，如果人員暴露于其內(nèi)部就能夠產(chǎn)生窒息效應(yīng)。但需要指出的是，對(duì)于暴露人員來(lái)說(shuō)，他們會(huì)同時(shí)受到爆轟產(chǎn)生的超壓作用和窒息作用。而超壓對(duì)人員的毀傷條件是10-1mPa即可致死，而云霧爆轟區(qū)內(nèi)的超壓達(dá)到100mPa量級(jí)，遠(yuǎn)大于人員毀傷條件，且作用時(shí)間在ms量級(jí)。因此，暴露在爆轟區(qū)內(nèi)的人員首先會(huì)因超壓作用致死，而來(lái)不及受到缺氧產(chǎn)生的窒息毀傷。 1.2云霧爆轟燃料發(fā)展綜述 云霧爆轟燃料簡(jiǎn)稱為云爆燃料，是隨云爆彈發(fā)展起來(lái)的一種特殊燃料，它有別于通常意義上的民用工業(yè)和日常生活中使用的燃料，也不同于常規(guī)武器裝填的高能炸藥。但從燃料定義上來(lái)說(shuō)，這類燃料也具有與通常燃料相同的基本特征，其本身不含氧化劑，與外界空氣混合后即可發(fā)生氧化反應(yīng)放出能量，實(shí)現(xiàn)對(duì)外界做功［2］。但云爆燃料與外界空氣混合后的化學(xué)反應(yīng)是爆轟反應(yīng)，爆轟即物質(zhì)能量釋放的極限狀態(tài)，以其最大的反應(yīng)速率釋放能量，產(chǎn)生壓力、溫度等狀態(tài)突變，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆轟區(qū)域內(nèi)以及爆轟區(qū)域外目標(biāo)的有效毀傷。 從武器裝藥定義上來(lái)說(shuō)，這類燃料又滿足武器裝藥定義，即裝填在武器戰(zhàn)斗部中并為武器毀傷目標(biāo)提供能量。但其在武器作用過(guò)程中與常規(guī)高能炸藥裝藥具有本質(zhì)不同，常規(guī)高能炸藥裝藥本身能夠達(dá)到爆轟化學(xué)反應(yīng)的條件，自身帶有氧化劑，爆轟化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在戰(zhàn)斗部?jī)?nèi)部，爆轟狀態(tài)與外界條件無(wú)關(guān)。而云爆彈裝填的燃料本身不具備發(fā)生爆轟反應(yīng)的條件，必須將其與當(dāng)?shù)乜諝饣旌闲纬扇剂峡諝庹ㄋ幵旗F，再將其引爆才能發(fā)生爆轟反應(yīng)。 云爆燃料研究是云爆彈研究的重要組成部分。云爆彈包括兩種類型，即兩次引爆型和一次引爆型。云爆彈是從兩次引爆型發(fā)展起來(lái)的，同樣云爆燃料研究也是從兩次引爆型燃料研究開始的。到目前為止，云爆燃料研究經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，呈現(xiàn)了不斷失敗、不斷進(jìn)步的發(fā)展過(guò)程［3～5］。最早的云爆燃料選擇的是易分散和易爆轟的氣體燃料，如丙烷、丙二烯等［6］。氣體燃料以分子形式存在，通過(guò)在空氣中自由擴(kuò)散即可滿足爆轟所要求的物理狀態(tài)，且氣體燃料空氣混合物具有較小的起爆能量，易于起爆和爆轟傳播。從實(shí)現(xiàn)爆轟的角度來(lái)說(shuō)，氣體燃料是一種理想的云爆燃料。但從武器裝藥要求上來(lái)說(shuō)，氣體燃料具有明顯不足。武器裝藥的基本要求是能量大，能量是由物質(zhì)本身的能量特性和裝藥量?jī)煞矫鏇Q定的。即使氣體燃料本身的能量特性能夠滿足武器需要，但最大問(wèn)題是氣體燃料的裝填密度太低，常溫常壓下氣體燃料的密度為10-3g/cm3量級(jí)，裝填量太少，戰(zhàn)斗部裝藥總能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足武器需要。若通過(guò)加壓提高氣體燃料裝填密度，會(huì)給戰(zhàn)斗部強(qiáng)度提出特殊要求，致使戰(zhàn)斗部無(wú)法滿足分散燃料等基本要求。因此，氣體燃料很難成為云爆彈產(chǎn)品的裝藥，世界各國(guó)也沒有將氣體燃料作為云爆彈武器裝備的主要燃料。 為了克服氣體燃料裝填密度低的問(wèn)題，人們首先選擇液體燃料作為云爆彈裝填燃料［7～9］。美國(guó)選擇了環(huán)氧烴類燃料作為云爆彈裝填燃料［10］，他們首先選擇的是環(huán)氧乙烷液體燃料，其裝密度為0.87g/cm3，約為丙烷氣體燃料的103倍。云爆彈裝填燃料除具有裝填密度大的特點(diǎn)外，還必須能夠形成易于實(shí)現(xiàn)爆轟的燃料空氣炸藥云霧，即在空氣中具有良好的霧化性能，因此選擇燃料的另一個(gè)重要指標(biāo)是沸點(diǎn)，環(huán)氧乙烷燃料的常壓沸點(diǎn)是10.5℃。美國(guó)在進(jìn)行了充分的研究工作之后，將環(huán)氧乙烷液體燃料應(yīng)用到了武器裝備中［11，12］。其中，CBU-55B航空云爆彈就是應(yīng)用的典型產(chǎn)品，成為世界上第一個(gè)云爆彈產(chǎn)品，并在越南戰(zhàn)爭(zhēng)中首次投入戰(zhàn)場(chǎng)使用，產(chǎn)生了特殊的目標(biāo)毀傷效果，同時(shí)對(duì)常規(guī)武器裝備的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。隨著人們對(duì)云爆彈需求的增長(zhǎng)，對(duì)云爆彈裝填燃料提出了更高要求。環(huán)氧乙烷燃料基本的威力能夠滿足要求，但發(fā)現(xiàn)其在高溫長(zhǎng)貯過(guò)程中出現(xiàn)了聚合現(xiàn)象，易揮發(fā)，且具有較大的毒性［13］。在這種情況下，美國(guó)開始了尋找代替環(huán)氧乙烷的新燃料的研究工作［14］。研究工作仍局限在環(huán)氧烴類燃料，最終確定環(huán)氧丙烷燃料作為新一代云爆燃料。環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷相比，裝填密度和分散爆轟性能相當(dāng)，其裝填密度為0.83g/cm3，常壓下沸點(diǎn)為33.9℃，但物理和化學(xué)穩(wěn)定性及毒性都明顯優(yōu)于環(huán)氧乙烷燃料。美國(guó)基于環(huán)氧丙烷液體燃料開發(fā)了一批云爆彈武器型號(hào)用于裝備部隊(duì)，并在1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中大量投入使用，取得了很好的戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略效果。目前環(huán)氧丙烷液體燃料仍是美國(guó)裝備云爆彈型號(hào)的主體燃料。 蘇聯(lián)的兩次引爆型云爆彈燃料研究走了自己的發(fā)展道路。蘇聯(lián)結(jié)合自己的國(guó)情選擇液體碳?xì)浠衔镒鳛樵票剂希?5］，主要是石化產(chǎn)品或石化副產(chǎn)品，如戊二烯（C5H8）等。 1，3-戊二烯燃料在常溫常壓下的裝填密度為0.68g/cm3，比美國(guó)環(huán)氧丙烷燃料低，常壓下的沸點(diǎn)為42.3℃，比美國(guó)環(huán)氧丙烷燃料高。蘇聯(lián)云爆燃料的理化性能與美國(guó)的環(huán)氧丙烷相當(dāng)，但這種燃料符合他們自己的國(guó)情，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉。蘇聯(lián)基于液體云爆燃料研究成果開發(fā)了兩次引爆型云爆彈裝備型號(hào)，其中“ОДАБ-500П航空云爆彈”是典型產(chǎn)品［16］，據(jù)報(bào)道該產(chǎn)品在蘇聯(lián)阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)和俄羅斯車臣戰(zhàn)爭(zhēng)中都投入了使用，取得了預(yù)期的效果。 隨著云爆彈在戰(zhàn)爭(zhēng)中作用的突現(xiàn)，世界軍事大國(guó)更加重視云爆彈裝備的發(fā)展，將提高云爆彈威力提到了重要位置，給云爆燃料研究提出了更高要求［17］。美國(guó)和俄羅斯等國(guó)家先后開展了含高熱值金屬粉的云爆燃料的研究工作。研究工作采取兩條技術(shù)路線：一是在原有的液體燃料中添加金屬粉，形成液固混合燃料，以達(dá)到提高云爆燃料能量的目的；二是開展全固型云爆燃料的研究工作，開發(fā)一種全新的云爆燃料，目的是大幅度提高云爆彈裝填燃料能量。 在液固混合燃料研究方面，美國(guó)首先開展了在環(huán)氧丙烷液體燃料中加入高密度、高熱值、低耗氧鋁粉等的研究工作［18］，在云爆彈威力性能上取得了明顯效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，在環(huán)氧丙烷液體燃料中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的鋁粉，這種燃料空氣炸藥的云霧爆轟峰值超壓從原來(lái)的2.3mPa提高到3.0mPa，提高近30%。但其出現(xiàn)了武器應(yīng)用性能的問(wèn)題，即狀態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題。加入液體環(huán)氧丙烷中的鋁粉，由于存在較大的密度差，出現(xiàn)了鋁粉沉降現(xiàn)象，不均勻狀態(tài)的燃料對(duì)燃料的分散和起爆都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了解決鋁粉沉降問(wèn)題，美國(guó)首先開展了增稠液體以提高液體懸浮能力的研究工作［19］，選擇MOA（失水山梨醇單油酸酯）和Span-80（脂肪醇聚氧乙烯醚）為增稠劑，使鋁粉與環(huán)氧丙烷形成懸浮乳狀液，然后采用膠凝化技術(shù)［20］，加入多元醇和膠凝劑（二氧化硅、炭黑、辛酸鋁等）以膠凝環(huán)氧丙烷與鋁粉混合物［21，22］，得到了狀態(tài)穩(wěn)定的凝膠狀液固混合燃料。但是，由于增稠和膠凝使液體黏度增大，在炸藥爆炸載荷驅(qū)動(dòng)下燃料在空氣中不易破碎和霧化，達(dá)不到穩(wěn)定起爆和爆轟的條件，最終導(dǎo)致云爆彈終點(diǎn)爆轟率下降。該項(xiàng)研究工作未取得預(yù)期成果，液固混合燃料沒有研制成功，當(dāng)然沒有形成武器裝備。 全固型燃料研究方面，美國(guó)、蘇聯(lián)等選擇了鋁粉、鎂粉等金屬粉，其熱值高、密度大、耗氧較低，更重要的是這些組分具有較好的武器化應(yīng)用性能，包括：來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉及對(duì)人員和環(huán)境危害較小。美國(guó)科學(xué)家首先研究了微米片裝鋁粉在自由場(chǎng)條件下的起爆和爆轟性能，結(jié)果表明［23］：微米片裝鋁粉空氣混合物在自由場(chǎng)中爆轟峰值超壓能達(dá)到5.0MPa，比環(huán)氧丙烷等液體燃料提高一倍以上，說(shuō)明高熱值金屬粉具有非常明顯的威力優(yōu)勢(shì)，但其臨界起爆藥量為2.27kgC4炸藥。因此，鋁粉等金屬粉作為云爆燃料存在兩方面問(wèn)題：一是金屬粉自然狀態(tài)下密度低，如鋁粉自然狀態(tài)密度約為0.5g/cm3，裝入戰(zhàn)斗部中狀態(tài)不穩(wěn)定，在勤務(wù)處理?xiàng)l件下密度會(huì)發(fā)生改變，無(wú)法滿足武器化要求。若采用加壓工藝提高裝填密度，會(huì)增加金屬粉顆粒間結(jié)合能，在炸藥爆炸載荷作用下會(huì)產(chǎn)生燒結(jié)結(jié)塊，無(wú)法形成穩(wěn)定起爆和爆轟傳播的燃料空氣炸藥云霧，最終導(dǎo)致云爆彈終點(diǎn)爆轟率低。 二是金屬粉空氣混合物臨界起爆藥量過(guò)大，武器難以滿足。微米片裝鋁粉空氣混合物臨界起爆藥量大于2.27kgC4炸藥，在武器中應(yīng)用時(shí)為提高作用可靠性，應(yīng)選擇一倍以上的起爆系數(shù)，即云爆彈云霧起爆藥量至少達(dá)到4.54kgC4炸藥，相當(dāng)于5kg以上的TNT炸藥，這在大多數(shù)武器中都難以滿足。正是因?yàn)樯鲜鰞蓚€(gè)問(wèn)題沒有解決，至今全固體組分云爆燃料仍未研制成功。長(zhǎng)期以來(lái)，兩次引爆型云爆燃料研究是否成功和能否推廣使用取決于其綜合性能好壞，其中包括燃料本身具有的威力性能（如裝填密度、云霧爆轟參數(shù)等）和燃料空氣炸藥云霧的形成性能（如液體的破碎霧化、固體顆粒表面結(jié)合能等），還包括武器化應(yīng)用性能（如安全性、長(zhǎng)儲(chǔ)性及原材料來(lái)源等）。具備先進(jìn)性能的兩次引爆型云爆燃料是永恒的研究課題。典型的兩次引爆型云爆燃料的分散和爆轟過(guò)程如圖1-3所示。 一次引爆型云爆彈裝填燃料要以滿足一次引爆型云爆彈終點(diǎn)邊分散邊爆轟過(guò)程為前提，再綜合考慮武器化應(yīng)用性能［24］。一次引爆型云爆燃料與兩次引爆型云爆燃料具有相同之處，也具有明顯的不同之處。相同之處在于，兩種云爆燃料均需具有高威力性能，同時(shí)必須具有較好的分散性能，空氣必須參與爆轟反應(yīng)；不同之處在于，由于在燃料分散的初始階段空氣進(jìn)入很少，一次引爆型燃料自身要帶有一定量的氧化劑，以滿足初期云霧爆轟使用。因此，一次引爆型云爆燃料要具有實(shí)現(xiàn)邊分散邊爆轟的感度梯度、氧含量梯度等性能。

編輯推薦

《云霧爆轟》可作為從事云霧爆轟基礎(chǔ)與應(yīng)用科學(xué)研究的參考書，同時(shí)可作為力學(xué)、安全科學(xué)與工程、兵器科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科教師和學(xué)生教學(xué)參考書。

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