第四章 沖擊波起爆

第四章沖擊波起爆以《爆炸理論》中活塞壓力突變擾動(dòng)模型為例引入沖擊波概念。沖擊波起爆屬熱爆炸機(jī)理（化學(xué)爆炸）隔板起爆器（金屬板）殉爆（中間存在空間介質(zhì)）第一節(jié)均相炸藥沖擊波起爆

介紹起爆特性測(cè)試裝置。雷管是點(diǎn)起爆源，產(chǎn)生的沖擊波是球面波。平面波發(fā)生器有兩種：1)組合裝藥；2)加惰性塊。組合裝藥加惰性塊

爆轟成長(zhǎng)過程測(cè)定：硝基甲烷NM，沖擊波推動(dòng)炸藥上移，炸藥密度變大（能量密度加大）產(chǎn)生，到A點(diǎn)炸藥未受沖擊波壓縮時(shí)，炸藥已開始爆轟，因而密度未增加，其爆速D<特點(diǎn):

1)從沖擊波到爆轟波的過渡是突然發(fā)生的,兩波軌跡線在分界點(diǎn)呈折線狀；

2)在界面上的一層炸藥受沖擊波作用后,需經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)再同時(shí)起爆；

3)出現(xiàn)超速爆轟現(xiàn)象。延滯期:H.W.Hubard提出沖擊波起爆延滯期公式:Z——頻率因子，

N——反應(yīng)級(jí)數(shù)，

（反應(yīng)產(chǎn)物溫度）

Q——反應(yīng)熱

活化能化簡(jiǎn)

‖

‖

‖

（經(jīng)初始沖擊波壓縮后的藥溫）（活化溫度）

進(jìn)一步簡(jiǎn)化：

對(duì)NM講：

超速爆轟速度

其中，D0——正常爆轟速度up——質(zhì)點(diǎn)速度

對(duì)NM（硝基甲苯）

=6.30+

+3.20由質(zhì)量守衡定律：

（——沖擊波影響部分炸藥質(zhì)量）

代入公式，則

第二節(jié)非沖擊相炸藥沖擊起爆

非均相特點(diǎn)：1）界面多→沖擊波有折射，反射發(fā)生；

2）多相→化學(xué)反應(yīng)不可能同一。熱點(diǎn)隨溫度位置的不同，產(chǎn)生不同熱點(diǎn)，不產(chǎn)生在同一界面上，因而上下左右前后有許多熱點(diǎn)，屬多點(diǎn)起爆機(jī)理。起爆深度的炸藥在爆轟波前而消耗掉了。區(qū)別均相非均相1）躍變（沖擊→爆轟）漸變2）

(10%)無

3）炸藥反應(yīng)在界面薄層同時(shí)發(fā)生

熱分散，先后，多點(diǎn)

4）熱化學(xué)參數(shù)Q、E起主要作用

微觀結(jié)構(gòu)（均勻性等）起主要作用

5）沖擊波不導(dǎo)電（不反應(yīng)）在延滯期前

延滯期內(nèi)導(dǎo)電（化學(xué)反應(yīng)）

6）T、P↑爆炸發(fā)生（起決定作用）

T、P不起作用，決定微觀結(jié)構(gòu)

第三節(jié)沖擊波起爆臨界能量

統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)觀點(diǎn)，如50%爆炸能量表示臨界能量：

其中k——和炸藥有關(guān)的常數(shù)；

兩邊取對(duì)數(shù)得：

炸藥內(nèi)部及飛片內(nèi)部存在沖擊阻抗，設(shè)：

則

設(shè)飛片面積為1，時(shí)間亦為1

則（P—壓力；A—面積=力；—時(shí)間）（P—飛片產(chǎn)生的沖擊波壓力）

（D—沖擊波阻抗）

則=常數(shù)，該式受下列因素影響：

1）炸藥種類；

2）飛片速度（>3.0GPa）臨界值

3）炸藥密度，（臨界能量），原因：氣泡少傳熱加速EC↑（需能量）4)(飛片厚)↑，條件：

第四節(jié)起爆深度起爆過程：

沖擊波增大，趨于D，Δt→0,d→0即強(qiáng)沖擊波起爆開始以正常爆速進(jìn)行爆轟。起爆深度影響因素

1）起爆沖擊壓力PLn=+lnP(直線關(guān)系)裝藥密度和炸藥粒度ρ增大增大晶體粒度增大，增大起爆深度與起爆延滯期對(duì)應(yīng)關(guān)系增大Δt

增大

炸藥的DDT（DeflagrationtoDetonationTransition）有關(guān)爆轟轉(zhuǎn)變及炸藥爆轟基礎(chǔ)理論研究屬流體力學(xué)中的二相流。

第一段平行層燃燒第二段對(duì)流燃燒也有分成I階段DST第三段穩(wěn)定對(duì)流燃燒第四段低速爆轟Ⅱ階段階段是SDT第五段高速爆轟

燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程激發(fā)能量→燃燒加速→壓縮波→壓力疊加→沖擊波→爆轟

DDT=DST+SDT

燃燒轉(zhuǎn)爆轟燃燒轉(zhuǎn)沖擊波沖擊波轉(zhuǎn)爆轟影響DDT過程因素1）炸藥本身

PbN6<PETN<TNT<工業(yè)炸藥（由易到難）2）密度

現(xiàn)實(shí)意義就是開展無起爆藥雷管研究①選較敏感的猛炸藥（662炸藥、PETN、RDX）②粒度小，比表面積大（多點(diǎn)起爆機(jī)理），細(xì)度大③裝藥密度小，易湍流燃燒轉(zhuǎn)爆轟，密度與粒度構(gòu)成透氣度（孔隙率）有最佳范圍④

DDT段殼體約束強(qiáng)度高沖擊波引爆深度計(jì)算

LA―7425炸藥看成粘流體一相燃燒，另一相沖擊波（兩相流）沖擊波起爆的臨界面積（側(cè)向稀疏波侵入）復(fù)習(xí)思考題1.試比較均相與非均相炸藥起爆機(jī)理的異同。2.影響炸藥沖