彈藥的起爆機(jī)理

彈藥的起爆機(jī)理第一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日主要內(nèi)容6.1基本概念6.2熱起爆機(jī)理6.3機(jī)械作用起爆機(jī)理6.4沖擊波起爆機(jī)理第二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.1基本概念第三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.1基本概念1、感度(Sensitivity)炸藥雖然是一種能夠發(fā)生爆炸變化的物質(zhì)，但在通常條件下是處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的。欲使炸藥發(fā)生爆炸變化，必須給予一定的外界作用，使其失去穩(wěn)定。這種由穩(wěn)定狀態(tài)到失去穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程，就是炸藥的起爆過程。炸藥在外界作用下發(fā)生爆炸的難易程度稱為炸藥的敏感度或炸藥的感度(Sensitivity)

。第四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.1基本概念2、起爆沖能把使炸藥起爆所需的外界作用的臨界能量，稱為初始沖能或起爆沖能。起爆炸藥的能量越小，則表明炸藥越敏感，即感度越大。起爆炸藥的能量越大，則表明炸藥越鈍感，即感度越小。第五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.1基本概念3、感度的分類根據(jù)外界作用能量形式的不同，感度可分為：加熱感度、火焰感度、撞擊感度、摩擦感度、針刺感度、沖擊波感度、光感度、靜電感度等。各種炸藥對(duì)不同形式的初始沖能具有一定的選擇性。例如太安（PETN）、特屈兒（Tetryl）對(duì)沖擊波的作用很敏感，所以一般常用來作傳爆藥柱；而斯蒂夫酸鉛對(duì)火焰作用很敏感，所以常用在火焰雷管中作第一裝藥。

第六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.1基本概念同一種裝藥激起起爆所需要的某種形式的能量不是一個(gè)嚴(yán)格固定的值。它隨加載方式、加載速度的不同而不同。例如，突然加壓的起爆能量比緩慢加壓的起爆能量要小。同一種炸藥對(duì)不同初始沖能的感度之間沒有一定的當(dāng)量關(guān)系。例如，疊氮化鉛對(duì)機(jī)械能比對(duì)熱能要敏感，而斯蒂夫酸鉛則相反。第七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.1基本概念炸藥在外界作用下可激發(fā)爆炸，那么外界作用是怎樣激發(fā)炸藥的？其化學(xué)物理過程的本質(zhì)是怎樣的？研究炸藥的起爆機(jī)理及感度，對(duì)于炸藥的安全存儲(chǔ)、運(yùn)輸、加工處理，以及炸藥的使用，都具有很重要的意義。第八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2熱起爆機(jī)理第九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2熱起爆機(jī)理炸藥在熱作用下發(fā)生爆炸的理論探索是從爆炸氣體混合物熱爆炸問題的研究開始的。謝苗諾夫建立了混合氣體的熱自動(dòng)點(diǎn)火的熱爆炸理論。它的基本觀點(diǎn)是：在一定條件（溫度、壓力及其它條件）下，若反應(yīng)放出的熱量大于熱傳導(dǎo)所散失的熱量，混合氣體就會(huì)發(fā)生熱積累，從而使反應(yīng)自動(dòng)加速，最后導(dǎo)致爆炸。弗蘭克-卡曼涅斯基發(fā)展了定常熱爆炸理論，考慮了溫度在反應(yīng)混合氣體中的空間分布問題。第十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2熱起爆機(jī)理萊第爾、羅伯遜將熱爆炸理論應(yīng)用于凝聚炸藥的起爆研究中，提出了熱點(diǎn)學(xué)說，揭示了撞擊、摩擦、發(fā)射慣性力等機(jī)械作用下炸藥激發(fā)爆炸的機(jī)理和物理本質(zhì)。熱爆炸理論可分為定常熱爆炸理論和非定常熱爆炸理論。定常熱爆炸理論研究的重點(diǎn)是發(fā)生熱爆炸的條件，而非定常熱爆炸理論則是重點(diǎn)研究具備熱爆炸條件后，過程發(fā)展的速度。第十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2熱起爆機(jī)理定常熱爆炸理論又可分為兩種情況：均勻溫度分布和不均勻溫度分布。均溫分布：容器中炸藥各處溫度均相等。不均溫分布：炸藥各處溫度有一分布，中部溫度最高，沿半徑方向向外逐漸降低，壁面處溫度最低。第十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論第十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論基本假設(shè)：（1）炸藥各處溫度相同。（2）環(huán)境溫度T0＝常數(shù)。（3）炸藥達(dá)到爆炸時(shí)的炸藥溫度T大于T0，但兩者差值（T-T0）不大。謝苗諾夫提出了一個(gè)熱爆炸的基本模型，用這個(gè)模型可以簡(jiǎn)單而明確地說明炸藥熱爆炸現(xiàn)象與自身化學(xué)反應(yīng)和外界熱作用之間的相互關(guān)系。如圖6-1所示。第十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論圖6-1第十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論首先，炸藥在溫度T時(shí)，單位時(shí)間里由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而放出的熱量為Q1，此熱量與單位質(zhì)量的炸藥產(chǎn)生的熱量q（J/kg）和化學(xué)反應(yīng)速率W(kg/s)有關(guān)，即

……(1)

并認(rèn)為初始分解過程屬于單分子分解反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速度可以用Arrhenius(阿累尼烏斯)公式來表示，即：

……(2)式中m——炸藥質(zhì)量；

——炸藥活化能；

R——?dú)怏w常數(shù)。第十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論由（2）式可知，炸藥進(jìn)行放熱化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量與溫度的關(guān)系符合指數(shù)曲線，該曲線稱為得熱線，如圖6-2所示。

第十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論在單位時(shí)間里系統(tǒng)因熱傳導(dǎo)而散失的熱量為：

……(3)式中——導(dǎo)熱系數(shù)；S——傳熱面積；

——環(huán)境溫度。而（3）式為一條直線，稱為失熱線，如圖6-3所示。第十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論圖6-3失熱曲線第十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論圖6-4炸藥得熱和失熱的三種情況第二十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論當(dāng)炸藥的初溫等于周圍環(huán)境的溫度，即時(shí)，炸藥因化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量大于散失的熱量，Q1>Q2，溫度自動(dòng)升高，得熱和失熱都增加，但從圖中可見在此溫度范圍內(nèi)失熱增加比得熱情況增加要快。當(dāng)溫度升高到A點(diǎn)的位置時(shí)，Q1＝Q2，溫度也會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)降低趨于A點(diǎn)。第二十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論如果炸藥周圍環(huán)境的溫度T0＝T03，從圖7－4可知，得熱曲線在失熱曲線的上方。在此種情況下，炸藥處于任何溫度時(shí)都因Q1>Q2，溫度不斷升高，最后導(dǎo)致熱爆炸。當(dāng)周圍環(huán)境的溫度T0＝T02時(shí)，這時(shí)失熱曲線與得熱曲線相切于B點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的溫度為Tc。開始得熱大于失熱，溫度升高，Q1和Q2都增加。當(dāng)?shù)竭_(dá)切點(diǎn)Tc時(shí)，Q1＝Q2，建立起熱平衡。如果某些偶然因素導(dǎo)致炸藥的溫度升高，由于Q1>Q2，反應(yīng)速度就會(huì)急劇增加，直至爆炸。第二十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論

表示熱爆炸前的升溫情況。從數(shù)學(xué)上看，切點(diǎn)必須滿足兩個(gè)條件，即不但Q1和Q2在該點(diǎn)的數(shù)值相等，且兩條曲線的斜率也相等，即

Q1＝Q2

……(4)

……(5)第二十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論把（2）和（3）式代入（4）和（5）式，可得：

…(6)

……(7)（6）和（7）式聯(lián)立消去，得到

……(8)它的解為：……(9)第二十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論對(duì)于大多數(shù)炸藥，取負(fù)號(hào)的解，因?yàn)檎?hào)的解不符合實(shí)際情況。由于的值很小，取上式在附近的級(jí)數(shù)展開：

(10)第二十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論由于的值很小，可忽略上式中第三項(xiàng)后的各項(xiàng)，得：

……(5)

因此，炸藥熱爆炸前的升溫為：

……(6)如果，則系統(tǒng)不可能發(fā)生熱爆炸；如果，則系統(tǒng)必然發(fā)生熱爆炸。第二十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論例如：RDX（黑索今）在T0＝277℃（550K）時(shí)發(fā)生爆炸，根據(jù)RDX分子的活化能Ea＝209275J/g，則RDX達(dá)到爆炸時(shí)的臨界溫度為：由此可知，環(huán)境溫度T0＝277℃時(shí)，若炸藥發(fā)生爆炸，則此時(shí)炸藥溫度為289℃。第二十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論炸藥能否發(fā)生熱爆炸，不僅與配方性質(zhì)有關(guān)，而且與周圍環(huán)境有關(guān)，同樣也與傳熱系數(shù)有關(guān)。因此，炸藥在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中要有良好通風(fēng)散熱條件，避免熱爆炸災(zāi)害性事故。第二十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論環(huán)境溫度T02是量變到質(zhì)變的數(shù)量界限，環(huán)境溫度低于T02時(shí)，得熱線與失熱線相交，炸藥處于交點(diǎn)溫度，進(jìn)行穩(wěn)定的、緩慢的反應(yīng)，不會(huì)導(dǎo)致爆炸。而當(dāng)環(huán)境溫度大于T02時(shí)，曲線將在直線之上，得熱大于失熱，反應(yīng)將自行加快，最后導(dǎo)致爆炸。T02是炸藥能夠?qū)е卤ǖ淖畹偷沫h(huán)境溫度。稱T02為炸藥的爆發(fā)點(diǎn)。第二十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.1均溫分布的定常熱爆炸理論炸藥爆發(fā)點(diǎn)并不是爆發(fā)瞬間炸藥的溫度。爆發(fā)點(diǎn)是炸藥分解自行加速開始時(shí)環(huán)境的溫度。從開始自行加速到爆炸有一定的時(shí)間，稱為爆發(fā)延滯期。爆發(fā)點(diǎn)不是炸藥的物理常數(shù)，不僅與炸藥性質(zhì)有關(guān)，而且與介質(zhì)的傳熱條件有關(guān)。第三十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度第三十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度通常情況下，炸藥的加熱感度用爆發(fā)點(diǎn)來表示；火焰感度用發(fā)火上下限法表示。1、爆發(fā)點(diǎn)測(cè)定凝聚炸藥的爆發(fā)點(diǎn)有兩種方法：（1）一定量的炸藥，從某一溫度開始，以等速加熱，記錄從開始受熱到發(fā)火或爆炸的時(shí)間和介質(zhì)的溫度，此溫度即為爆發(fā)點(diǎn)。（2）一定量的炸藥，在一定實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定延滯期與溫度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果用圖表示。這種方法比較精確。第三十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度

實(shí)驗(yàn)裝置如圖6-5所示。第三十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度測(cè)定時(shí)，首先進(jìn)行預(yù)備試驗(yàn)：將合金浴加熱到100～1500C左右，放入一支盛有炸藥試樣的雷管殼，并繼續(xù)升高溫度直至爆炸，記錄爆炸時(shí)的溫度，以定出正式試驗(yàn)時(shí)的溫度范圍。第三十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度測(cè)定時(shí)，將合金浴加熱并恒定于預(yù)定溫度，再把裝有一定量炸藥（火藥、猛炸藥通常取20mg~30mg，起爆藥取10mg）的雷管殼迅速放入合金浴，同時(shí)打開秒表，記錄爆炸或發(fā)火延滯時(shí)間。連續(xù)求出不同的恒定溫度T1、T2、T3、…、Tn所對(duì)應(yīng)的延滯期τ1、τ2、τ3…τn。第三十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度根據(jù)試驗(yàn)作出T與τ，lnτ與1/T的關(guān)系圖，由τ-T圖可求得5s延滯期爆發(fā)點(diǎn)。試驗(yàn)得到的凝聚炸藥爆發(fā)點(diǎn)與延滯期的關(guān)系為：lnτ=A+E/RT

式中τ為延滯期(s)；E為與爆炸反應(yīng)相應(yīng)的炸藥活化能(J/mol)；R為通用氣體常數(shù)；A為與炸藥有關(guān)的常數(shù)；T為爆發(fā)點(diǎn)(K)。測(cè)得的爆發(fā)點(diǎn)越低，說明炸藥的感度越大，反之則感度越小。第三十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度爆發(fā)點(diǎn)/K爆發(fā)點(diǎn)/K炸藥名稱5s延滯期5min延滯期炸藥名稱5s延滯期5min延滯期黑火藥－583~588奧克托今608－無煙藥473453~473梯恩梯748568～573硝化甘油495473~478特屈兒520463～467太安498478~488阿馬托80/20－573爆膠－475～481雷汞483443～453硝化棉（16.3%N)503－三硝基間苯二酚鉛－543～553硝基胍548－梯/黑50/50493－黑索今533488～493疊氮化鉛618598～613第三十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度2、火焰感度的表示方法和實(shí)驗(yàn)火焰感度的表示方法和實(shí)驗(yàn)方法很多，但都比較粗糙。最簡(jiǎn)單的方法就是用密閉火焰感度儀進(jìn)行測(cè)定。在一定條件下，黑火藥燃燒時(shí)噴出的火焰或火星作用在炸藥的表面上，觀察是否發(fā)火，以發(fā)火的上下限來表示火焰感度。第三十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度上限是指炸藥100％發(fā)火的最大距離（黑火藥藥柱下端面到炸藥表面的距離），下限是指100％不發(fā)火的最小距離。上限大則炸藥的火焰感度大，下限大則炸藥的危險(xiǎn)性大。實(shí)驗(yàn)如圖6-6所示。第三十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度圖6-6密閉火焰感度儀簡(jiǎn)圖1-刻度尺；2-固定黑火藥柱；3-火冒臺(tái)

第四十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.2.2炸藥的熱感度對(duì)于起爆藥，若比較其準(zhǔn)確發(fā)火的難易程度，應(yīng)比較上限。從安全角度考慮應(yīng)絕對(duì)避免和火焰接觸。因此目前已不測(cè)定其下限。炸藥名稱100%發(fā)火的最大距離/cm炸藥名稱100%發(fā)火的最大距離/cm雷汞20特屈拉辛15疊氮化鉛<8二硝基重氮酚17斯蒂酚酸鉛54黑火藥2第四十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.3機(jī)械作用起爆機(jī)理第四十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.3機(jī)械作用起爆機(jī)理最早是貝爾特羅提出的“熱假說”：機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使整個(gè)受試驗(yàn)的炸藥溫度升高到爆發(fā)點(diǎn)，使炸藥發(fā)生爆炸。該觀點(diǎn)受到質(zhì)疑。因?yàn)榧词蛊鸨瑳_擊能全部轉(zhuǎn)化為熱能被它吸收，象雷汞這樣的炸藥的溫度也只能提高200C左右，根本不能使雷汞爆炸。后來又出現(xiàn)“摩擦化學(xué)假設(shè)”，沒有實(shí)驗(yàn)依據(jù)。熱點(diǎn)學(xué)說——較為公認(rèn)。第四十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日炸藥起爆的熱點(diǎn)學(xué)說第四十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日炸藥起爆的熱點(diǎn)學(xué)說1、熱點(diǎn)學(xué)說的基本觀點(diǎn)熱點(diǎn)學(xué)說認(rèn)為，在機(jī)械作用下，產(chǎn)生的熱來不及均勻地分布到全部試樣上，而是集中在試樣個(gè)別的小點(diǎn)上，例如集中在個(gè)別結(jié)晶的兩面角，特別是多面棱角或小氣泡處。在這些小點(diǎn)上溫度達(dá)到高于爆發(fā)點(diǎn)的值時(shí)，就會(huì)在這些小點(diǎn)處開始爆炸。這種溫度很高的局部小點(diǎn)稱之為熱點(diǎn)（或反應(yīng)中心）。第四十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日炸藥起爆的熱點(diǎn)學(xué)說2、熱點(diǎn)形成的原因炸藥中空氣隙或氣泡在機(jī)械作用下的絕熱壓縮；炸藥顆粒之間，炸藥與雜質(zhì)之間、炸藥與容器壁之間發(fā)生摩擦而生熱；液態(tài)炸藥（或低熔點(diǎn)炸藥）高速黏性流動(dòng)加熱；超聲振動(dòng)、高能粒子（電子、α粒子、中子等）轟擊、靜電放電、強(qiáng)光輻射、晶體成長(zhǎng)中的內(nèi)應(yīng)力等。第四十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日炸藥起爆的熱點(diǎn)學(xué)說3、熱點(diǎn)成長(zhǎng)為爆炸的條件只有當(dāng)形成的熱點(diǎn)滿足一定條件，即具有足夠大的尺寸、足夠高的溫度和放出足夠的熱量時(shí)，才能逐漸發(fā)展而使整個(gè)炸藥爆炸。研究表明，一般炸藥熱點(diǎn)要具備以下條件才能成長(zhǎng)為爆炸：（1）熱點(diǎn)溫度：300～600度；（2）熱點(diǎn)半徑：10-3cm～10-5cm；（3）熱點(diǎn)作用時(shí)間：10-7s以上；（4）熱點(diǎn)所具有的熱量：10-8J～10-10J。第四十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日炸藥起爆的熱點(diǎn)學(xué)說4、熱點(diǎn)的成長(zhǎng)過程熱點(diǎn)形成和發(fā)展過程可分成以下幾個(gè)階段。（1）熱點(diǎn)形成階段。（2）由熱點(diǎn)向周圍著火燃燒階段（快速燃燒過程）。（3）由快速燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榈退俦Z。（4）由低速爆轟轉(zhuǎn)為高速爆轟。

注：熱點(diǎn)成長(zhǎng)不一定必須經(jīng)歷以上四個(gè)階段，如疊氮化鉛的爆轟成長(zhǎng)過程不存在燃燒階段。第四十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日3.6.2炸藥的機(jī)械感度第四十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日3.6.2炸藥的機(jī)械感度炸藥的機(jī)械感度是指在機(jī)械作用下發(fā)生爆炸的難易程度。炸藥在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用時(shí)，不可避免地要發(fā)生一些機(jī)械撞擊、摩擦、擠壓等作用。在這些作用下，炸藥是否會(huì)發(fā)生爆炸，怎樣才能保證炸藥生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中的安全，是研究機(jī)械感度的目的。按機(jī)械作用的形式，炸藥的機(jī)械感度包括：撞擊感度、摩擦感度和針刺感度。第五十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度第五十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度1、撞擊感度測(cè)定裝置常見測(cè)定炸藥撞擊感度的儀器是立式落錘儀。這種落錘儀的結(jié)構(gòu)如圖6-7所示。它有兩個(gè)固定的相互平行的立式導(dǎo)軌，重錘在導(dǎo)軌之間自由上下滑動(dòng)，重錘可通過鋼抓調(diào)整高度。錘的質(zhì)量分2kg、5kg、10kg和20kg。重錘下落后，由火花、煙霧或聲響判斷炸藥是否發(fā)生爆炸。第五十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度圖6-7立式落錘儀

第五十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度2、撞擊感度的表示方法與實(shí)驗(yàn)測(cè)定用立式落錘儀測(cè)定炸藥的感度，主要有以下幾種表示方法：（1）爆炸百分?jǐn)?shù)法它是在一定落錘質(zhì)量和一定落高下撞擊炸藥，以發(fā)生爆炸的百分?jǐn)?shù)表示。最常用的實(shí)驗(yàn)條件為落錘質(zhì)量10kg，落高25cm，藥量為0.05±0.001g，一組25次，計(jì)算其爆炸百分?jǐn)?shù)。第五十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度（2）上下限法爆炸感度的上限是指100％爆炸的最小落高H100，下限是指100％不爆炸的最大落高H0。實(shí)驗(yàn)測(cè)定撞擊感度的上下限時(shí)，采用質(zhì)量一定的落錘，改變落高，平行實(shí)驗(yàn)一般為10次。從安全角度出發(fā)，一般參考下限。第五十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度（3）特性落高法50％爆炸的落高稱為特性落高H50。有些情況下，可采用H50表示炸藥的撞擊感度。對(duì)特性落高H50，可根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的“階梯法”，作20次試驗(yàn)，用下式計(jì)算求得：

……(1a)或……(1b)第五十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度式中，A——20次試驗(yàn)中最低落高（cm）；

B——試驗(yàn)間距（cm）；

D——20次試驗(yàn)中發(fā)生爆炸的次數(shù)；

D’——20次試驗(yàn)中不發(fā)生爆炸的次數(shù)；

i——落高水平序數(shù)，從0，1,…,i；

Ci——在某一落高中發(fā)生爆炸的次數(shù)；

C’i——在某一落高中不發(fā)生爆炸的次數(shù)。第五十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度【例】某試驗(yàn)階梯表如表6-1所示，該表按落高大小排列階梯式次序。由前一個(gè)試驗(yàn)結(jié)果來確定后一試驗(yàn)所需的落高大小，如果前一次試驗(yàn)不炸，則后一次試驗(yàn)落高提高一級(jí)。如果前一次試驗(yàn)炸，則后一次試驗(yàn)落高降低一級(jí)。此試驗(yàn)按這種方式連續(xù)進(jìn)行到一預(yù)定次數(shù)為止。第五十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度表6-1落高階梯表第五十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，見表6-2所示。表6-2試驗(yàn)結(jié)果處理第六十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度還可以得到：A＝30cm，B＝5cm，

D＝10，D’＝10

，或第六十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日一、炸藥撞擊感度【作業(yè)】：根據(jù)落錘實(shí)驗(yàn)規(guī)則，填充下表（第2、5、8、10、14列），用“×”表示不炸，用“O”表示炸，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)落高下的爆炸次數(shù)與不炸次數(shù)。計(jì)算H50的值。落高/cm1234567891011121314151617181920炸不炸25×30O××O×O×××35OOOOO40第六十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日二、炸藥的摩擦感度第六十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日二、炸藥的摩擦感度一定量的炸藥試樣受到一短暫而強(qiáng)烈的恒定機(jī)械摩擦功的作用，觀察是否發(fā)生爆炸（含燃燒、分解），以爆炸百分率比表示摩擦感度值。手榴彈中的拉火管是靠摩擦發(fā)火的。試驗(yàn)在國(guó)產(chǎn)WM－1型擺式摩擦儀上進(jìn)行。如圖6-8所示。第六十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日二、炸藥的摩擦感度圖6-8摩擦感度測(cè)定儀第六十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日二、炸藥的摩擦感度試驗(yàn)條件為：擺錘質(zhì)量為1500±1.5g，擺角900；表壓為4MPa；滑柱移動(dòng)距離為1.5～2mm，單質(zhì)炸藥試樣質(zhì)量為20mg，混合炸藥試樣為30mg。試驗(yàn)前用精制特屈兒對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定值為12±8％。第六十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日三、炸藥對(duì)槍擊的感度第六十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日三、炸藥對(duì)槍擊的感度當(dāng)炸藥在運(yùn)輸或使用過程中受到意外槍擊時(shí)，其安全性可用槍擊感度來評(píng)價(jià)。槍擊感度用來表示炸藥對(duì)子彈或破片撞擊的敏感性。用于槍擊試驗(yàn)的樣品和試驗(yàn)場(chǎng)地布置如圖6-9所示。第六十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日三、炸藥對(duì)槍擊的感度圖6-9槍擊感度試驗(yàn)第六十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日三、炸藥對(duì)槍擊的感度樣品：Ф50×76mm。場(chǎng)地：距樣品27m處用槍射擊（56式7.62mm半自動(dòng)步槍或12.7mm機(jī)槍）；距樣品3m處放置傳感器，測(cè)定樣品爆炸沖擊波超壓。每組試驗(yàn)為6～10發(fā)。第七十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日四、蘇珊試驗(yàn)第七十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日四、蘇珊試驗(yàn)蘇珊（Susan)試驗(yàn)是一種彈丸撞擊感度試驗(yàn)。主要模擬固體炸藥在高速碰撞時(shí)的安全性能。蘇珊試驗(yàn)彈如圖6-10所示。彈質(zhì)量5.44kg，口徑Ф82mm，裝藥質(zhì)量320～400g。第七十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日四、蘇珊試驗(yàn)圖6-10蘇珊試驗(yàn)彈第七十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日四、蘇珊試驗(yàn)用炮將蘇珊彈發(fā)射出炮口，并在彈丸飛行的正前方3.7m處垂直豎立一裝甲靶板。彈丸撞靶后，頂端鋁帽發(fā)生破裂，彈內(nèi)裝藥受到?jīng)_擊、擠壓及摩擦等因素的作用，可能引起點(diǎn)火，甚至成長(zhǎng)為爆轟。通過光電系統(tǒng)可以測(cè)量彈丸的飛行速度；通過高速攝影可詳細(xì)記錄彈丸的著靶姿態(tài)以及撞靶后擠壓變形甚至點(diǎn)火爆炸的過程；通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以測(cè)量炸藥爆炸后形成的空氣沖擊波超壓。第七十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日五、慣性力感度第七十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日五、慣性力感度加速、減速過程，炸藥將受到很大的慣性力作用。在裝藥截面上會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力的大小超過炸藥裝藥所能承受的數(shù)值時(shí)，就可能引起爆炸。一般采用臨界應(yīng)力來表征炸藥對(duì)慣性力的感度。炸藥100％不發(fā)生膛炸和早炸時(shí)所能承受的最大應(yīng)力叫做炸藥的臨界應(yīng)力。第七十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日五、慣性力感度炸藥的臨界應(yīng)力通常通過模擬炮彈進(jìn)行射擊試驗(yàn)測(cè)出。發(fā)射時(shí)炸藥是否發(fā)生爆炸取決于臨界應(yīng)力與最大應(yīng)力之間的關(guān)系。如果最大應(yīng)力超過炸藥的臨界應(yīng)力，則可能發(fā)生爆炸，如果最大應(yīng)力小于臨界應(yīng)力，一般不會(huì)發(fā)生爆炸。在設(shè)計(jì)時(shí)，一般要求所使用的應(yīng)力（即許用應(yīng)力）必須大大低于臨界應(yīng)力，一般取第七十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4沖擊波起爆機(jī)理第七十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4沖擊波起爆機(jī)理一種炸藥爆炸后產(chǎn)生的沖擊波通過某一介質(zhì)起爆另一炸藥。如：引信的傳爆藥柱爆炸后往往經(jīng)過金屬管殼、紙墊或空氣隙引爆主裝藥；聚能裝藥中用隔板來調(diào)整波形。殉爆。從起爆機(jī)理上看，均質(zhì)炸藥和非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆機(jī)理是不同的。第七十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.1均質(zhì)炸藥的沖擊起爆第八十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.1均質(zhì)炸藥的沖擊起爆所謂均質(zhì)炸藥是指物理結(jié)構(gòu)非常均勻，具有均一的物理與力學(xué)性質(zhì)的炸藥，如液態(tài)硝基甲烷、溶化的TNT、RDX和太安炸藥的單晶均屬于均質(zhì)炸藥。研究表明，對(duì)于這類炸藥，在沖擊波進(jìn)入炸藥后，在波陣面后首先受到?jīng)_擊的一層炸藥整體被加熱，激發(fā)爆轟化學(xué)反應(yīng)，形成超高速爆轟波，該超速爆轟波趕上初始的入射沖擊波后在未受沖擊的炸藥中發(fā)展成穩(wěn)定的爆轟。第八十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.1均質(zhì)炸藥的沖擊起爆這種沖擊起爆模型最早是由Campbell等學(xué)者在實(shí)驗(yàn)觀察基礎(chǔ)上提出來的。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。典型的照片如圖2所示。圖1沖擊起爆液體均質(zhì)炸藥的實(shí)驗(yàn)裝置圖2硝基甲烷引爆發(fā)光掃描照片第八十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.1均質(zhì)炸藥的沖擊起爆第八十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.1均質(zhì)炸藥的沖擊起爆t沖擊波微元軌跡化學(xué)反應(yīng)沖擊波實(shí)測(cè)平均爆速Xt1t2第八十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.1均質(zhì)炸藥的沖擊起爆Capbell等人發(fā)現(xiàn)，起爆的延遲時(shí)間，起爆發(fā)生的位置受到初始沖擊波強(qiáng)度、炸藥初溫、隔板厚度及表面粗糙度的影響。如沖擊壓力由8.6GPa增加到8.9GPa時(shí)，起爆延遲時(shí)間由2.26us減小到1.74us；硝基甲烷的初始溫度由1.6度增加到26.8度時(shí)，延遲時(shí)間由5.0us縮短到1.8us。第八十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.1均質(zhì)炸藥的沖擊起爆起爆深度：是指炸藥中出現(xiàn)爆轟點(diǎn)的位置距隔板－炸藥分界面的距離，它與初始沖擊波強(qiáng)度、隔板厚度及隔板粗糙度有關(guān)。臨界起爆壓力：當(dāng)入射壓力低于某一臨界值時(shí)，被發(fā)炸藥將不能被起爆，此壓力稱之為炸藥的臨界起爆壓力，用Pc來表示。第八十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日第八十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆第八十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆1.非均質(zhì)炸藥沖擊起爆的現(xiàn)象及特點(diǎn)所謂非均質(zhì)炸藥是指炸藥在澆鑄、結(jié)晶過程或壓裝過程所引起的炸藥物理結(jié)構(gòu)的不均勻性，如氣泡、縮孔、裂紋、粗結(jié)晶、密度不均勻以及由于種種原因在炸藥中混入雜質(zhì)等。實(shí)驗(yàn)研究表明，非均勻炸藥沖擊起爆現(xiàn)象特點(diǎn)就是起爆從受沖擊炸藥中的某些局部高溫區(qū)——即所謂“熱點(diǎn)”處開始。第八十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆熱點(diǎn)形成的原因：1、在有氣泡或縮孔的部位，由于沖擊絕熱壓縮作用而形成很高的溫度，形成熱點(diǎn)；2、在強(qiáng)沖擊下炸藥晶粒間，炸藥晶粒與硬質(zhì)雜質(zhì)間會(huì)發(fā)生急烈的摩擦，從而形成熱點(diǎn)；3、縮孔或較大空穴處在沖擊作用下發(fā)生的高速塌陷，或由于高速粘塑性形變而引起的粘性流動(dòng)、局部絕熱剪切和斷裂破壞，以及沖擊加載時(shí)發(fā)生的相變等。第九十頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆美國(guó)學(xué)者Campbell等人在1961年做了氣泡沖擊壓縮形成熱點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，在硝基甲烷液體中加入不同尺寸的氬氣泡。如圖3所示。圖3第九十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆還用鎢或塑料的小圓柱體代替氣泡做了沖擊起爆實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)也能成為起爆中心，如圖4所示。圖4第九十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆前蘇聯(lián)的科學(xué)家在1963年用電磁傳感器測(cè)隔板－炸藥分界面運(yùn)動(dòng)速度的變化來判斷被發(fā)炸藥是否起爆。第九十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆前蘇聯(lián)科學(xué)家在研究分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，得出均質(zhì)炸藥與非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆有很大的不同：（1）在均質(zhì)炸藥中，初始沖擊波的速度是恒定的或隨時(shí)間而略為降低。而在非均質(zhì)炸藥中，相應(yīng)的波在它整個(gè)傳播過程中是加速的。（2）在均相炸藥中，到高速爆轟的過渡是很突然的，在非均相炸藥中，此過渡沒有這樣突然。第九十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆（3）均質(zhì)炸藥起爆所需的沖擊波壓力要比非均質(zhì)炸藥高得多。（4）均質(zhì)炸藥中觀察到起爆發(fā)生在隔板－炸藥的分界面處，而壓裝的非均質(zhì)炸藥中激發(fā)爆轟的地點(diǎn)往往在沖擊波陣面及其附近，具有較短的起爆延遲時(shí)間。第九十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)，2022年，8月28日6.4.2非均質(zhì)炸藥的沖擊起爆（5）