新型FAE燃料的选取及其性能研究
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摘要
燃料直接决定了燃料空气炸药(FAE)武器的威力及加工使用过程中的安全性和可靠性,因此发展FAE武器的关键是选择好燃料。鉴于燃料对于FAE武器的重要性,本文通过理论计算和实验相结合的方法研究了不同配比FAE燃料的特性,以便对FAE的性能优化和设计提供理论指导。
本文从燃料选取的理论出发,结合燃料的能量指标、选取原则和现阶段的发展趋势,选择了含铝固液混合态燃料和含贮氢合金燃料固液混合态燃料作为研究对象；并利用Gordon-McBride程序计算了这两种燃料所形成的FAE的爆轰参数。
通过相同质量不同配比的含铝固液混合态燃料空气炸药的实验研究,得到了随固态燃料含量变化的爆轰参数变化规律。结果显示：当铝粉含量较低时,实验结果与理论超压值规律一致；当铝粉含量大于30%时,实验值出现拐点,随铝粉含量的增加FAE超压反呈下降的趋势。这表明FAE的爆轰性能不仅与燃料配方组成及其化学潜能有关,还与燃料的分散状况及反应性密切相关,因为这些因素直接影响FAE中燃料组分的反应快速性及爆轰完整性。
对比理论爆轰参数和实验值,发现在理想抛撒和分散、燃料充分反应的条件下,利用程序计算的理论值变化规律与实验所测值的变化规律相一致,说明用Gordon-McBride程序计算燃料空气炸药的爆轰参数具有可行性和可信性。
对新型贮氢合金燃料爆轰参数进行计算,结果表明爆压、爆温、爆速、密度、爆容及燃烧热均随固体燃料含量的增加而增大,表明该类物质具有良好的爆轰性能,值得研究,具有良好的应用前景。
Fuel directly determine the power of the fuel air explosive (FAE) weapons, as well as its safety and reliability in processing and using, so the key thing to develop FAE weapons is choosing good fuel.In view of the importance of fuel for FAE weapon, in this dissertation, we study the characteristics of FAE fuel with different proportions through theoretical calculation and experiment.
In this article, the aluminized solid-liquid mixed state fuel and contains hydrogen storage alloy solid and liquid fuels mixed state fuel is choosed as the research object from the fuel theory and combined with the fuel energy index, select principle and the current stage of the development trend.And by Gordon-McBride program,the detonation parameters of the FAE formed by these two kinds of fuel is calculated.
Through the same quality with different proportion of the aluminum mixed state of solid and liquid fuel air explosive experiment research, the content change with the solid fuel detonation parameters change rule is achieved. according to the result, when aluminum powder content is low, the experimental results and the theory of pressure value laws are consistent; When aluminum powder content is above 30%, a turn show up in the experimental value, the FAE super pressure decline is with the increase of the content of aluminum.This suggests that the FAE detonation function is affected by composition,chemical properties of the fuel, as well as dispersion situation, reactivity of it, because these factors directly influence the reaction in the FAE fuel components speediness and detonation integrity.
Comparing the detonation theory with the experiment parameters,the rules obtained by the theoretical calculation and experiment is well fitted when it is in the ideal scatters and scattered and fuel fully reaction conditions. That guaranteed the viability and credibility of the fuel air explosive detonation parameters calculated by the Gordon-McBride model,
As is shown by the calculated detonation parameters of the new hydrogen storage alloy fuel, the detonation pressure, blasting temperature, the explosive rate, density, blasting let as well as the burning energy increased with the content of solid in fuels, which means that this kind of material has good detonation performance and also good application prospect,so it is worth of studying.
本文从燃料选取的理论出发,结合燃料的能量指标、选取原则和现阶段的发展趋势,选择了含铝固液混合态燃料和含贮氢合金燃料固液混合态燃料作为研究对象；并利用Gordon-McBride程序计算了这两种燃料所形成的FAE的爆轰参数。
通过相同质量不同配比的含铝固液混合态燃料空气炸药的实验研究,得到了随固态燃料含量变化的爆轰参数变化规律。结果显示：当铝粉含量较低时,实验结果与理论超压值规律一致；当铝粉含量大于30%时,实验值出现拐点,随铝粉含量的增加FAE超压反呈下降的趋势。这表明FAE的爆轰性能不仅与燃料配方组成及其化学潜能有关,还与燃料的分散状况及反应性密切相关,因为这些因素直接影响FAE中燃料组分的反应快速性及爆轰完整性。
对比理论爆轰参数和实验值,发现在理想抛撒和分散、燃料充分反应的条件下,利用程序计算的理论值变化规律与实验所测值的变化规律相一致,说明用Gordon-McBride程序计算燃料空气炸药的爆轰参数具有可行性和可信性。
对新型贮氢合金燃料爆轰参数进行计算,结果表明爆压、爆温、爆速、密度、爆容及燃烧热均随固体燃料含量的增加而增大,表明该类物质具有良好的爆轰性能,值得研究,具有良好的应用前景。
Fuel directly determine the power of the fuel air explosive (FAE) weapons, as well as its safety and reliability in processing and using, so the key thing to develop FAE weapons is choosing good fuel.In view of the importance of fuel for FAE weapon, in this dissertation, we study the characteristics of FAE fuel with different proportions through theoretical calculation and experiment.
In this article, the aluminized solid-liquid mixed state fuel and contains hydrogen storage alloy solid and liquid fuels mixed state fuel is choosed as the research object from the fuel theory and combined with the fuel energy index, select principle and the current stage of the development trend.And by Gordon-McBride program,the detonation parameters of the FAE formed by these two kinds of fuel is calculated.
Through the same quality with different proportion of the aluminum mixed state of solid and liquid fuel air explosive experiment research, the content change with the solid fuel detonation parameters change rule is achieved. according to the result, when aluminum powder content is low, the experimental results and the theory of pressure value laws are consistent; When aluminum powder content is above 30%, a turn show up in the experimental value, the FAE super pressure decline is with the increase of the content of aluminum.This suggests that the FAE detonation function is affected by composition,chemical properties of the fuel, as well as dispersion situation, reactivity of it, because these factors directly influence the reaction in the FAE fuel components speediness and detonation integrity.
Comparing the detonation theory with the experiment parameters,the rules obtained by the theoretical calculation and experiment is well fitted when it is in the ideal scatters and scattered and fuel fully reaction conditions. That guaranteed the viability and credibility of the fuel air explosive detonation parameters calculated by the Gordon-McBride model,
As is shown by the calculated detonation parameters of the new hydrogen storage alloy fuel, the detonation pressure, blasting temperature, the explosive rate, density, blasting let as well as the burning energy increased with the content of solid in fuels, which means that this kind of material has good detonation performance and also good application prospect,so it is worth of studying.
引文
[1]孙业斌,惠君明,曹欣茂.军用混合炸药[M].北京：兵器工业出版社,1995.
[2]混合炸药编写组.猛炸药的化学与工艺学[M].北京：国防工业出版社,1983.
[3]Kenneth S Brower. Fuel-air explosives[J]. International Defense Review.1987 (1):1405.
[4]何唐甫,陈贵堂,候蓉.国外燃料空气弹发展概况[J].中国人民防空,2002,5(135)：35-36.
[5]王海福,冯顺山.燃料空气炸药武器化应用条件[J].弹箭技术,1998(1)：6-11.
[6]洪昌仪.兵器工业高新技术[M].北京：兵器工业出版社,1997.
[7]郭美芳,闫向前.从燃料空气弹到温压弹[J].现代军事,2002(1)：21-23.
[8]王德润,沈兆武等.固、液相FAE一次引爆实验研究[J].爆炸与冲击,2004,24(5)：391-395.
[9]刘庚冉,周凯元等.固态燃料空气炸药空爆实验研究[J].实验力学,2007,22(5)：489-494.
[10]Rao A A. Fuel-Air Explosive[J]. Def. Sci.J,1987,37 (1):23-27.
[11]Dabora E K,et al. Rev. Sci. Inster,1966,38:502.
[12]Zabelka R J,Smith L H. Explosively Dispersed Liquids[R].AD-863268,1969.
[13]王伯良,汤明钧Gordon-McBride程序在FAE燃料选择中的应用[J].华东工学院,1989(1)：30-37.
[14]秦明,武文军,李国强.美军特种航空炸弹及其作战运用[J].兵工自动化,2007,6(1)：41-42.
[15]Gui DY, Liu J P, Feng S S. Study on formulation of solid-liquid mixed fuels for FAE[A]. Proeeedings of the Fourth International Autumn Seminar on Propellants,Explosives and Pyroteehnies[C]. Shaoxing,2001:347-351.
[16]惠君明,刘荣海,彭金华,等.燃料空气炸药威力的评价方法[J].含能材料,1996,4(3)：123-128.
[17]谢立军等.固态燃料小型燃料空气炸药装置空中爆炸场效应分析[J].实验力学,2005,20(4)：579-583.
[18]崔晓荣,周听清,贾来兵,等.多元固相燃料空气炸药的离散与爆轰的协调研究[J].实验力学,2006,21(2)：195-200.
[19]肖绍清.复合分散药的性能及对燃料空气炸药燃料分散的影响[J].含能材料,2006,14(4)：244-256.
[20]李传家,王伯良,黄菊,等.爆炸形成过程中火焰加速的实验研究[J].中国安全科 学学报,2011,21(10)：76-81.
[21]蒲加顺,白春华,梁慧敏,等.多元混合燃料分散爆轰研究[J].火炸药学报,1998,21(1)：21-24.
[22]顾平安,卫海鹰,肖昌炎.FAE云雾爆轰冲击波压力测试技术研究[J].爆炸与冲击,2001,21(4)：311-314.
[23]陈朗,张寿齐,赵玉华.不同铝粉尺寸含铝炸药加速金属能力的研究[J].爆炸与冲击,1999,19(3)：250-255.
[24]贵大勇,冯顺山,刘吉平.高威力FAE液态燃料的优化选择[J].火炸药学报,2002,(3)：14-16.
[25]杨立中,张春云等.高能FAE燃料的选择[J].南京理工大学学报,1998,22(1)：15-18.
[26]周卫军,王少龙,汪得武.铝粉对FAE爆轰性能影响的研究[J].战术导弹技术,2008,(1)：14-17.
[27]刘晓波,唐文龙,向勇.含铝FAE燃料配方[J].中国工程物理研究院科技年报,2007：352.
[28]陈朗,张寿齐,赵玉华.不同铝粉尺寸含铝炸药加速金属能力的研究[J].爆炸与冲击,1999,19(3)：1-7.
[29]惠君明,刘荣海,葛桂兰.提高FAE威力的研究(I)—高能量燃料的选择[J].南京理工大学学报,1995,19(5)：472-476.
[30]裴明敬,许学忠,胡华权,等.抗高过载FAE燃料的性能[J].火炸药学报,2005,28(1)：31-34.
[31]崔晓荣,周听清,俞永华,等.强氧化剂对FAE诱导作用的实验研究[J].含能材料,2006,14(1)：12-15.
[32]董素荣.云爆效应的毁伤效能研究[J].华北工学院学报,2003.11(3)：174-176.
[33]王正国.冲击波致伤和安全标准研究概况[J].国外医学军事医学分册,1987(5)：257-260.
[34]宇德明,冯长根等.热辐射的破坏准则和池火灾的破坏半径[J].中国安全科学学报,1996,6(2)：5-10.
[35]王新建.爆破空气冲击波及其预防[J].中国人民公安大学学报,2003(4)：41-43.
[36]李铮.空气冲击波作用下的安全距离[J].爆炸与冲击,1990,10(2)：135.
[37]傅献彩,沈文霞,姚天扬.物理化学(第四版)[M].北京：高等教育出版社,2003.
[38]瑞典国防研究研究所报告.液体石油气、铝和空气爆炸混合物.C20389-21,1980.
[39]Borisiv A A,Gelfand B E,at al. The Reaction of Two-Phase Detonations[J]. Astron. Acta,1970,15:411-417.
[40]惠君明.FAE燃料抛撒与云雾状态的控制[J].火炸药学报,1999,(1)：10-13.
[41]张国伟,韩勇,苟瑞君.爆炸作用原理[M].北京：国防工业出版社.2006.
[42]王伯良Gordon-McBride程序在MV1800计算机上的实现及其在FAE燃料选择中的应用[D].南京：华东工学院.1987.
[43]刘继华.火药物理化学性能[M].北京：北京理工大学出版社.1997.
[44]惠君明,陈天云.炸药爆炸理论[M].南京：江苏科学技术出版社.2005.
[45]周霖.爆炸化学基础[M].北京：北京理工大学出版社.2005.
[46]张英华,黄志安.燃烧与爆炸学[M].北京：冶金工业出版社.2010.
[47]GJB5412-2005[M].燃料空气炸药(FAE)类弹种爆炸参数测试及爆炸威力评价方法[S].2005.
[48]周娟.两种云爆药剂的爆炸冲击波特征及防护技术研究[D].南京：南京理工大学.2010.
[49]北京工业学院八系《爆炸及其作用》编写组,爆炸及其作用下册[M].北京：国防工业出版社.1979：258-259.
[50]仲倩.燃料空气炸药爆炸参数测量及毁伤效应评估[D].南京：南京理工大学.2011.
[51]张守中,爆炸基本原理[M].北京：国防工业出版社.1988：397-411.
[52]陈网桦,彭金华,等.爆炸动力学讲义[M].南京：南京理工大学出版社.2005.
[53]陈朗,龙新平,冯长根,等.含铝炸药爆轰[M].北京：国防工业出版社,2004.
[54]裴明敬,毛根旺,郑开伟,等.含硼温压型燃料的爆炸性能[J].火炸药学报,2006,29(4)：1-5.
[55]张炜,朱惠.固体推进剂性能计算原理[M].长沙：国防科技大学出版社.1996.
[56]封雪松,赵省向,刁小强,等.含硼金属炸药水下能量的实验研究[J].火炸药学报,2009,32(5)：21-24.
[2]混合炸药编写组.猛炸药的化学与工艺学[M].北京：国防工业出版社,1983.
[3]Kenneth S Brower. Fuel-air explosives[J]. International Defense Review.1987 (1):1405.
[4]何唐甫,陈贵堂,候蓉.国外燃料空气弹发展概况[J].中国人民防空,2002,5(135)：35-36.
[5]王海福,冯顺山.燃料空气炸药武器化应用条件[J].弹箭技术,1998(1)：6-11.
[6]洪昌仪.兵器工业高新技术[M].北京：兵器工业出版社,1997.
[7]郭美芳,闫向前.从燃料空气弹到温压弹[J].现代军事,2002(1)：21-23.
[8]王德润,沈兆武等.固、液相FAE一次引爆实验研究[J].爆炸与冲击,2004,24(5)：391-395.
[9]刘庚冉,周凯元等.固态燃料空气炸药空爆实验研究[J].实验力学,2007,22(5)：489-494.
[10]Rao A A. Fuel-Air Explosive[J]. Def. Sci.J,1987,37 (1):23-27.
[11]Dabora E K,et al. Rev. Sci. Inster,1966,38:502.
[12]Zabelka R J,Smith L H. Explosively Dispersed Liquids[R].AD-863268,1969.
[13]王伯良,汤明钧Gordon-McBride程序在FAE燃料选择中的应用[J].华东工学院,1989(1)：30-37.
[14]秦明,武文军,李国强.美军特种航空炸弹及其作战运用[J].兵工自动化,2007,6(1)：41-42.
[15]Gui DY, Liu J P, Feng S S. Study on formulation of solid-liquid mixed fuels for FAE[A]. Proeeedings of the Fourth International Autumn Seminar on Propellants,Explosives and Pyroteehnies[C]. Shaoxing,2001:347-351.
[16]惠君明,刘荣海,彭金华,等.燃料空气炸药威力的评价方法[J].含能材料,1996,4(3)：123-128.
[17]谢立军等.固态燃料小型燃料空气炸药装置空中爆炸场效应分析[J].实验力学,2005,20(4)：579-583.
[18]崔晓荣,周听清,贾来兵,等.多元固相燃料空气炸药的离散与爆轰的协调研究[J].实验力学,2006,21(2)：195-200.
[19]肖绍清.复合分散药的性能及对燃料空气炸药燃料分散的影响[J].含能材料,2006,14(4)：244-256.
[20]李传家,王伯良,黄菊,等.爆炸形成过程中火焰加速的实验研究[J].中国安全科 学学报,2011,21(10)：76-81.
[21]蒲加顺,白春华,梁慧敏,等.多元混合燃料分散爆轰研究[J].火炸药学报,1998,21(1)：21-24.
[22]顾平安,卫海鹰,肖昌炎.FAE云雾爆轰冲击波压力测试技术研究[J].爆炸与冲击,2001,21(4)：311-314.
[23]陈朗,张寿齐,赵玉华.不同铝粉尺寸含铝炸药加速金属能力的研究[J].爆炸与冲击,1999,19(3)：250-255.
[24]贵大勇,冯顺山,刘吉平.高威力FAE液态燃料的优化选择[J].火炸药学报,2002,(3)：14-16.
[25]杨立中,张春云等.高能FAE燃料的选择[J].南京理工大学学报,1998,22(1)：15-18.
[26]周卫军,王少龙,汪得武.铝粉对FAE爆轰性能影响的研究[J].战术导弹技术,2008,(1)：14-17.
[27]刘晓波,唐文龙,向勇.含铝FAE燃料配方[J].中国工程物理研究院科技年报,2007：352.
[28]陈朗,张寿齐,赵玉华.不同铝粉尺寸含铝炸药加速金属能力的研究[J].爆炸与冲击,1999,19(3)：1-7.
[29]惠君明,刘荣海,葛桂兰.提高FAE威力的研究(I)—高能量燃料的选择[J].南京理工大学学报,1995,19(5)：472-476.
[30]裴明敬,许学忠,胡华权,等.抗高过载FAE燃料的性能[J].火炸药学报,2005,28(1)：31-34.
[31]崔晓荣,周听清,俞永华,等.强氧化剂对FAE诱导作用的实验研究[J].含能材料,2006,14(1)：12-15.
[32]董素荣.云爆效应的毁伤效能研究[J].华北工学院学报,2003.11(3)：174-176.
[33]王正国.冲击波致伤和安全标准研究概况[J].国外医学军事医学分册,1987(5)：257-260.
[34]宇德明,冯长根等.热辐射的破坏准则和池火灾的破坏半径[J].中国安全科学学报,1996,6(2)：5-10.
[35]王新建.爆破空气冲击波及其预防[J].中国人民公安大学学报,2003(4)：41-43.
[36]李铮.空气冲击波作用下的安全距离[J].爆炸与冲击,1990,10(2)：135.
[37]傅献彩,沈文霞,姚天扬.物理化学(第四版)[M].北京：高等教育出版社,2003.
[38]瑞典国防研究研究所报告.液体石油气、铝和空气爆炸混合物.C20389-21,1980.
[39]Borisiv A A,Gelfand B E,at al. The Reaction of Two-Phase Detonations[J]. Astron. Acta,1970,15:411-417.
[40]惠君明.FAE燃料抛撒与云雾状态的控制[J].火炸药学报,1999,(1)：10-13.
[41]张国伟,韩勇,苟瑞君.爆炸作用原理[M].北京：国防工业出版社.2006.
[42]王伯良Gordon-McBride程序在MV1800计算机上的实现及其在FAE燃料选择中的应用[D].南京：华东工学院.1987.
[43]刘继华.火药物理化学性能[M].北京：北京理工大学出版社.1997.
[44]惠君明,陈天云.炸药爆炸理论[M].南京：江苏科学技术出版社.2005.
[45]周霖.爆炸化学基础[M].北京：北京理工大学出版社.2005.
[46]张英华,黄志安.燃烧与爆炸学[M].北京：冶金工业出版社.2010.
[47]GJB5412-2005[M].燃料空气炸药(FAE)类弹种爆炸参数测试及爆炸威力评价方法[S].2005.
[48]周娟.两种云爆药剂的爆炸冲击波特征及防护技术研究[D].南京：南京理工大学.2010.
[49]北京工业学院八系《爆炸及其作用》编写组,爆炸及其作用下册[M].北京：国防工业出版社.1979：258-259.
[50]仲倩.燃料空气炸药爆炸参数测量及毁伤效应评估[D].南京：南京理工大学.2011.
[51]张守中,爆炸基本原理[M].北京：国防工业出版社.1988：397-411.
[52]陈网桦,彭金华,等.爆炸动力学讲义[M].南京：南京理工大学出版社.2005.
[53]陈朗,龙新平,冯长根,等.含铝炸药爆轰[M].北京：国防工业出版社,2004.
[54]裴明敬,毛根旺,郑开伟,等.含硼温压型燃料的爆炸性能[J].火炸药学报,2006,29(4)：1-5.
[55]张炜,朱惠.固体推进剂性能计算原理[M].长沙：国防科技大学出版社.1996.
[56]封雪松,赵省向,刁小强,等.含硼金属炸药水下能量的实验研究[J].火炸药学报,2009,32(5)：21-24.