不同鋁氧比CL-20基含鋁炸藥深水爆炸能量輸出特性

闞潤哲， 聶建新， 郭學(xué)永， 閆石， 焦清介， 張韜

(北京理工大學(xué) 爆炸科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100081)

0 引言

深海蘊(yùn)含著豐富的資源，同時也具有極其重要的軍事價值。近年來，世界各主要海洋國家充分認(rèn)識到深海在未來國家經(jīng)濟(jì)和國土安全中的重要地位，紛紛加大了相關(guān)領(lǐng)域的資金和人力投入。目前，各國潛艇潛深一般在500～650 m，最大可達(dá)1 000 m，而2019年美國海軍戰(zhàn)略研究小組認(rèn)為900 m至海床為其作戰(zhàn)空間。因此，未來無論是力爭在深海資源開發(fā)中占得先機(jī)，還是力求在未來深?？臻g防衛(wèi)中占據(jù)主動，都使得深水爆炸研究變得極為迫切，同時也具有重要意義。

深水環(huán)境中，受水深導(dǎo)致的靜水壓力的變化，爆炸載荷以及能量結(jié)構(gòu)將發(fā)生一定的改變。國外在20世紀(jì)中期便開展了不同水深下炸藥爆炸特性的研究。Cole等作為水下爆炸理論的奠基人，除進(jìn)行水下爆炸理論研究外，還記錄了260 m水深內(nèi)的大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Slifko在大西洋開展了水深500～14 000英尺的海上實(shí)驗(yàn)，得到水深對炸藥沖擊波超壓、沖量以及氣泡脈動周期等爆炸參數(shù)的影響規(guī)律，這是目前最早也是最完整的深海實(shí)驗(yàn)研究。國內(nèi)深水爆炸研究雖然起步較晚但近年來成果豐碩，馬坤等通過密閉水箱測試系統(tǒng)開展了小當(dāng)量藥球100 m水深條件內(nèi)的深水爆炸實(shí)驗(yàn)，獲得的氣泡脈動周期及最大半徑隨水深增加而降低。Xiao等在南海深海海域開展了TNT藥包在300 m深度內(nèi)的爆炸實(shí)驗(yàn)，獲得的沖擊波峰值壓力隨水深增加而降低。梁浩哲等應(yīng)用AUTODYN軟件研究了100～2 000 m水深環(huán)境下TNT裝藥水下爆炸沖擊波壓力衰減過程和氣泡脈動過程，發(fā)現(xiàn)深水爆炸氣泡最大半徑和脈動周期均變小，并且隨著水深的增加，比沖擊波能減少、比氣泡能增加。王長利等對50～300 m水深條件下耐壓艙體結(jié)構(gòu)在聚能裝藥作用下的毀傷效應(yīng)進(jìn)行研究，獲得的沖擊波壓力峰值受水深的影響較小。Liang等使用壓力容器研究200 m、300 m和350 m深水爆炸氣泡脈動過程中發(fā)現(xiàn)，在深水爆炸中較難形成球形氣泡，氣泡最大半徑和脈動周期都隨著水深的增加而減小，水深變化改變了深水爆炸能量釋放過程。

鋁氧比作為影響復(fù)合炸藥水下爆炸能量輸出特性的重要因素，成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。楊斐等研究發(fā)現(xiàn)3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱/Al/高氯酸銨(AP)炸藥隨著鋁氧比的增加，比沖擊波能在0.3時最大，比氣泡能一直增加，鋁氧比0.6左右時，炸藥能量利用率最高。Zhao等通過水下爆炸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黑索今(RDX)含量一定時，比沖擊波能、比氣泡能和總能量隨鋁氧比的增加而增加，更多的鋁反應(yīng)產(chǎn)生的能量被用來增加氣泡的能量。Xiang等通過不同鋁氧比奧克托今(HMX)基和RDX/AP基含鋁炸藥水下爆炸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著鋁氧比的增大，沖擊波峰值壓力、比沖擊波能以及比氣泡能均先增大后減小，并通過調(diào)整鋁氧比實(shí)現(xiàn)了水下能量輸出結(jié)構(gòu)的調(diào)控。此外，Xiao等對不同粒徑和鋁氧比RDX/AP基含鋁炸藥水下爆炸能量輸出特性的研究結(jié)果表明，鋁氧比對炸藥的比沖擊波能和比氣泡能有較大的影響，使用小粒度鋁粉有利于爆炸總能量的提高。在CL-20炸藥水下爆炸研究中，F(xiàn)eng等、馮凇等通過實(shí)驗(yàn)水箱首次直觀地拍攝到CL-20基含鋁炸藥水下爆炸的二次反應(yīng)放熱現(xiàn)象，即CL-20基含鋁炸藥的氣泡半徑、脈動周期較明顯升高，但沖擊波峰值壓力略有下降。王秋實(shí)等和孫曉樂等進(jìn)行了不同鋁氧比CL-20基含鋁炸藥淺水爆炸實(shí)驗(yàn)并獲得了相同結(jié)論，即比沖擊波能、比氣泡能與總能量先增加后減少，改變鋁氧比可調(diào)節(jié)水下爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)。機(jī)理研究方面，胡宏偉等、Hu等研究了CL-20基含鋁炸藥水下爆炸反應(yīng)機(jī)理后發(fā)現(xiàn)，CL-20基含鋁炸藥中只有少部分鋁粉參與了早期爆轟反應(yīng)，鋁粉含量和粒徑對炸藥的二次反應(yīng)有顯著影響，納米鋁粉增強(qiáng)了早期爆轟反應(yīng)，提高了沖擊波峰值壓力，而微鋁粉保持了較高的比氣泡能。

綜上所述，近年來國內(nèi)外針對多種含鋁炸藥淺水爆炸特性的研究較充分，獲得了大量鋁氧比對水下爆炸能量輸出特性影響規(guī)律。但高靜水壓環(huán)境使得深水爆炸比沖擊波能、比氣泡能以及氣泡半徑等參數(shù)相對淺水爆炸發(fā)生變化，導(dǎo)致含鋁炸藥深水爆炸能量輸出規(guī)律與淺水條件獲得的規(guī)律差異較大，故對于深水環(huán)境中炸藥能量輸出特性的研究具有重要意義。

本文利用深水爆炸壓力罐模擬500 m水深條件，進(jìn)行不同鋁氧比CL-20基含鋁炸藥深水爆炸實(shí)驗(yàn)，基于深水爆炸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)地分析高靜水壓條件下鋁氧比對含鋁炸藥爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，以期為CL-20基含鋁炸藥深水爆炸能量輸出調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 深水爆炸實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

本文實(shí)驗(yàn)采用直徑為7 m的球殼型結(jié)構(gòu)深水爆炸壓力罐，通過外置加壓系統(tǒng)對罐體內(nèi)部進(jìn)行加壓以模擬深水環(huán)境，靜水壓力使用蘇州天康自動化有限公司生產(chǎn)的CYB-20S型電子水下傳感器測量。實(shí)驗(yàn)時，待測藥包位于壓力罐中心，藥包周圍共布置3個壓力傳感器，距藥包分別為0.625 m、1.0 m和2.0 m。實(shí)驗(yàn)選用美國PCB公司生產(chǎn)的138A型電氣石水下傳感器，所有壓力傳感器均安裝在支架上，支架通過纜繩懸吊于壓力罐中，并使傳感器與藥包位于同一水平面上。實(shí)驗(yàn)前對傳感器進(jìn)行了標(biāo)定，數(shù)據(jù)采集儀選用德國HBM公司生產(chǎn)的GEN 7tA型數(shù)據(jù)采集儀，采樣率均為40 kHz。深水爆炸壓力罐及其實(shí)驗(yàn)布置如圖1所示，實(shí)驗(yàn)在靜水壓5 MPa下進(jìn)行，使用標(biāo)準(zhǔn)TNT藥包對此壓力環(huán)境下的測試系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。

圖1 深水爆炸壓力罐內(nèi)藥包及傳感器布放示意圖Fig.1 Schematic diagram of charge and sensor layout in deep-water explosion pressure tank

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

深水爆炸實(shí)驗(yàn)使用圓柱形壓裝CL-20基含鋁炸藥，藥柱直徑為50 mm，高度為51.5 mm。鋁氧比是單位質(zhì)量復(fù)合炸藥中鋁元素與氧元素物質(zhì)的量之比，故本文實(shí)驗(yàn)通過改變樣品中鋁粉含量制備6組不同鋁氧比CL-20基含鋁炸藥實(shí)驗(yàn)樣品，樣品具體參數(shù)如表1所示。為保證起爆完全性，每個主藥柱使用50 g尺寸為45 mm×19 mm的JH-14(RDX∶石蠟=95∶5)擴(kuò)爆藥柱，樣品實(shí)物如圖2所示。使用EXPLO 5程序計算樣品理論儲能及JWL狀態(tài)方程參數(shù)，同時計算初始燃燒溫度，結(jié)果記錄于表1中。

表1 CL-20基含鋁炸藥樣品配比及爆轟參數(shù)Tab.1 Formulation and detonation parameters of CL-20-based aluminized explosives

圖2 實(shí)驗(yàn)樣品Fig.2 Photo of real charge

1.3 數(shù)據(jù)處理

炸藥水下爆炸釋放的總能量一般由比沖擊波能、比氣泡能和熱損失能三部分組成，、之和稱為水下爆炸機(jī)械能，如(1)式所示：

=+=++

(1)

、可通過測量一定爆距處的壓力時程曲線獲得，計算公式如下：

(2)

(3)

式中：、為測試系統(tǒng)的修正系數(shù)，由TNT裝藥計算結(jié)果和測試結(jié)果的比值標(biāo)定；為測點(diǎn)到爆心的距離；為藥包質(zhì)量；、分別為水密度和聲速；為沖擊波到達(dá)時間；為時間常數(shù)，表示沖擊波壓力從峰值衰減到所需時間，為常數(shù)，=2718；()為壓力時程；為氣泡脈動周期。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

深水爆炸壓力罐實(shí)驗(yàn)預(yù)置壓力5 MPa，模擬水深為500 m，進(jìn)行6組實(shí)驗(yàn)，記錄各組深水爆炸壓力時程曲線。根據(jù)13節(jié)數(shù)據(jù)處理方式，計算獲得深水爆炸實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果如表2所示。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 深水爆炸壓力時程曲線分析

實(shí)驗(yàn)通過內(nèi)置壓力傳感器記錄深水爆炸壓力罐中爆炸沖擊波壓力時程曲線，圖3所示為典型壓力時程曲線圖。由圖3可見，樣品起爆后，沖擊波經(jīng)過水介質(zhì)傳到壓力傳感器形成壓力信號，之后壓力迅速達(dá)到峰值然后快速衰減，緊接著傳感器接收到氣泡脈動波導(dǎo)致的壓力信號，形成氣泡脈動峰值。在這一過程中，由于受到壓力罐壁面反射波的影響，記錄到有規(guī)律的反射峰。

選取0625 m處的3組測試結(jié)果，對500 m深水環(huán)境不同鋁氧比樣品深水爆炸壓力變化規(guī)律進(jìn)行分析，得到壓力時程曲線如圖4所示。由圖4可見：

表2 深水爆炸實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Experimental results of deep-water explosion

圖3 深水壓力罐中典型壓力時程曲線Fig.3 Typical p-t curve in a deep-water pressure tank

鋁氧比為067時沖擊波峰值壓力較低，但衰減較慢，這是因?yàn)樵贑-J面后爆轟產(chǎn)物的快速膨脹初期，少部分鋁粉發(fā)生反應(yīng)，如果其釋放的能量高于鋁粉在爆轟反應(yīng)區(qū)內(nèi)吸收的熱量，則可以支持沖擊波傳播，當(dāng)鋁氧比為067時，鋁粉含量較多，爆轟反應(yīng)區(qū)吸熱較多，使得沖擊波峰值壓力降低；當(dāng)鋁氧比分別為024和046時，沖擊波峰值壓力雖然較高，但由于鋁粉含量較低，缺乏對沖擊波的持續(xù)供能，導(dǎo)致沖擊波的衰減速率較快，沖擊波下降沿末端的壓力較低。

圖4 不同鋁氧比CL-20基含鋁炸藥深水爆炸壓力時程曲線Fig.4 p-t curves of deep-water explosion pressure of CL-20-based aluminized explosives with different Al/O ratios

由圖4還可知，鋁氧比的變化對氣泡脈動過程同樣產(chǎn)生了較大的影響。當(dāng)鋁氧比分別為024和067時，隨著鋁氧比增大，氣泡脈動周期變長，二次脈動壓力峰值降低。其原因是鋁粉在氣泡內(nèi)的燃燒為氣泡脈動提供了能量，鋁氧比的改變使得氣泡內(nèi)鋁粉燃燒過程發(fā)生變化，導(dǎo)致氣泡脈動壓力與氣泡脈動周期發(fā)生改變。

2.2 不同水深壓力時程曲線分析

為了分析水深對水下爆炸的影響規(guī)律，在深水爆炸壓力罐中選取鋁氧比為024的CL-20基含鋁炸藥，進(jìn)行常壓水下爆炸實(shí)驗(yàn)。由于常壓下氣泡受深水爆炸罐剛性壁面的影響較大，只對沖擊波壓力時程曲線前段數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究靜水壓對沖擊波影響規(guī)律。

常壓條件下壓力時程曲線如圖5所示，計算獲得距藥包1 m處的沖擊波峰值壓力為3513 MPa，比沖擊波能158 MJ/kg。由圖5可以看出，5 MPa深水條件下與常壓條件下相比，沖擊波峰值壓力略有下降，沖擊波壓力衰減更快，正壓作用時間縮短，水深對沖擊波壓力時程曲線的影響主要在沖擊波衰減段后段。由于沖擊波峰值壓力的降低及衰減速度的加快，由(2)式可知，深水爆炸相對淺水爆炸而言，比沖擊波能有所下降。

圖5 不同水深條件下1 m處壓力時程曲線Fig.5 p-t curves at 1 m under different water depths

2.3 深水爆炸沖擊波峰值壓力分析

根據(jù)表2中的沖擊波峰值壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果，高靜水壓條件下沖擊波峰值壓力隨鋁氧比的提高總體呈現(xiàn)先升高、后降低的趨勢(0625 m處傳感器距離較近，受到?jīng)_擊波及水流影響，測試結(jié)果波動較大)。分析其原因，是因?yàn)殇X氧比較低時，爆轟產(chǎn)物膨脹初期，少部分鋁粉發(fā)生反應(yīng)釋放的能量高于鋁粉在爆轟反應(yīng)區(qū)內(nèi)吸收的熱量，沖擊波峰值略微提高，當(dāng)鋁氧比繼續(xù)提高時，鋁粉作為惰性物質(zhì)在爆轟反應(yīng)區(qū)吸收的能量逐漸增大，稀釋作用越加明顯，并且隨著鋁氧比的不斷提高，炸藥含量不斷降低，爆轟反應(yīng)強(qiáng)度逐步下降，最終導(dǎo)致沖擊波峰值快速降低。不同測試距離處沖擊波峰值壓力隨鋁氧比的變化關(guān)系如圖6所示。

圖6 峰值壓力與鋁氧比的關(guān)系Fig.6 Relationship between pmax and Al/O ratio

與淺水爆炸相同，同一樣品的深水爆炸沖擊波峰值壓力隨著距離的增加而逐漸減小。Swisdak將炸藥水中爆炸沖擊波峰值壓力用(4)式表示為

(4)

式中：為峰值超壓指前因子，值越大，水中爆炸參數(shù)值越大；為沖擊波衰減因子，的絕對值越小，參數(shù)變化速率越小。圖7給出了深水爆炸沖擊波峰值壓力與對比距離的變化關(guān)系，對應(yīng)參數(shù)如表3所示。

圖7 沖擊波峰值壓力與比例距離的關(guān)系Fig.7 Relationship between peak pressure of shock wave and reduced range

表3 CL-20基含鋁炸藥相似律系數(shù)

圖7和表3結(jié)果表明，高靜水壓條件下，CL-20基含鋁炸藥的沖擊波峰值壓力符合爆炸相似律。

3 深水爆炸能量輸出分析

3.1 深水爆炸比沖擊波能

圖8為不同測試距離處比沖擊波能變化曲線。由圖8可知，CL-20基含鋁炸藥深水爆炸比沖擊波能隨鋁氧比的增大先升高后降低，在046時達(dá)到峰值，并隨著測試距離增加不斷降低。根據(jù)(2)式可知，比沖擊波能大小受沖擊波峰值壓力與其壓力衰減速率兩方面影響。隨著鋁氧比的增大，CL-20的含量降低，沖擊波峰值壓力下降。但當(dāng)鋁氧比從024增加到046時，鋁粉反應(yīng)釋放的能量支持了沖擊波的傳播，在維持沖擊波峰值壓力的同時，爆轟波后鋁粉的燃燒減緩了沖擊波的衰減，故比沖擊波能得到提高，與沖擊波壓力時程曲線分析結(jié)果一致。

圖8 比沖擊波能與鋁氧比的關(guān)系Fig.8 Relationship between Es and Al/O ratio

3.2 深水爆炸比氣泡能

圖9為不同測試距離處比氣泡能變化曲線。由圖9可知，隨著鋁氧比的提高，深水爆炸比氣泡能先增加后降低，在鋁氧比067時達(dá)到峰值，且不隨測試距離增加而變化。這是因?yàn)楹X炸藥深水爆炸比氣泡能主要來自于鋁粉爆轟波后燃燒釋放的能量，隨著鋁氧比增加，鋁粉燃燒釋放的能量提高，比氣泡能增大。但當(dāng)鋁氧比大于067后，氣泡內(nèi)氧含量不足，鋁粉無法完全燃燒，能量釋放不完全，故比氣泡能降低。此外，相同靜水壓環(huán)境下，比氣泡能主要由氣泡脈動周期控制，測試距離的變化不會改變氣泡脈動周期，故不同測試距離處比氣泡能未發(fā)生明顯變化。

圖9 比氣泡能與鋁氧比的關(guān)系Fig.9 Relationship between Eb and Al/O ratio

3.3 深水爆炸損失能

由表2可知，水下爆炸的沖擊波與氣泡能之和總是小于炸藥的理論儲能。對于含鋁炸藥而言，導(dǎo)致?lián)p失能提高的原因主要有兩個：1) 沖擊波頭熵增效應(yīng)引起的機(jī)械能耗散，即熱損失能，這部分能量一般以熱的形式散逸到水中，這個過程會受到靜水壓力影響；2) 由于添加的鋁粉含量、粒徑等原因，使得炸藥中鋁粉反應(yīng)不完全，炸藥儲能未能完全釋放，未釋放能量提高。損失能可由(5)式計算：

=+=-

(5)

圖10所示為不同鋁氧比樣品在各測試距離處損失能的變化規(guī)律。由圖10可知：深水爆炸的損失能在鋁氧比為024～088時先升高后降低，在鋁氧比067時到達(dá)峰值；隨著鋁氧比的繼續(xù)升高，損失能出現(xiàn)快速上升。其原因可能是兩組高鋁氧比樣品中鋁粉含量均高于40，導(dǎo)致初始燃燒溫度較低(見表1)，降低了鋁粉的燃燒速率，使得其燃燒不完全，能量釋放率下降。此外，隨著氣泡膨脹，氣泡內(nèi)壓力越來越小，鋁粉燃燒反應(yīng)也越來越弱，大部分鋁粉無法在第1個脈動周期內(nèi)完全反應(yīng)，使得比氣泡能降低，損失能增大。

圖10 不同鋁氧比各測點(diǎn)處損失能的變化關(guān)系Fig.10 Changing relation of El at each measuring point with different Al/O ratios

為了進(jìn)一步表明損失能隨測試距離的變化關(guān)系，使用(6)式對不同測試距離處的損失能進(jìn)行擬合，

=+

(6)

式中：、為擬合參數(shù)，擬合結(jié)果如表4所示。

表4 損失能擬合曲線斜率Tab.4 Slope of fitted curve of El

損失能擬合曲線斜率值表示了損失能隨測試距離變化的快慢。在不考慮上述兩組高鋁氧比樣品情況下，隨著鋁氧比的增加，損失能隨測試距離的變化速率先升高后降低，在鋁氧比046時達(dá)到峰值，故可通過改變鋁氧比對深水爆炸遠(yuǎn)場能量利用效率進(jìn)行調(diào)控。

3.4 鋁粉二次反應(yīng)特性

結(jié)合爆轟環(huán)境鋁粉燃燒時間計算公式，可計算不同鋁氧比CL-20基含鋁炸藥中鋁粉燃燒時間，

(7)

式中：、分別為鋁原子半徑和質(zhì)量；為鋁粉粒徑；、分別為鋁的密度和氣化焓；為與爆速有關(guān)的擴(kuò)散系數(shù)；為玻爾茲曼常數(shù)；為普適氣體常量；為初始燃燒溫度。

由圖11中鋁粉燃燒時間及比沖擊波能計算時間可知：當(dāng)鋁氧比較低時，鋁粉燃燒時間與比沖擊波能積分時間(67)基本一致，鋁粉燃燒釋放的能量支持了比沖擊波能；隨著鋁氧比的增加，鋁粉燃燒時間增加，67時間內(nèi)鋁粉燃燒釋放能量降低，后續(xù)釋放的能量主要用來供給比氣泡能；鋁氧比過高時氣泡膨脹，受氣泡內(nèi)初始溫度和含氧量下降等因素制約，導(dǎo)致鋁粉燃燒反應(yīng)不充分，故比氣泡能降低，損失能增加，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。

圖11 鋁粉燃燒時間及比沖擊波能計算時間Fig.11 Combustion time of aluminum powder and calculation time of Es

4 深水爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)分析

4.1 總能量及能量利用率分析

深水爆炸能量利用率是衡量炸藥能量輸出效率的關(guān)鍵因素，可由(8)式計算：

(8)

不同鋁氧比CL-20基含鋁炸藥在500 m深水條件下爆炸能量利用率及炸藥理論儲能與鋁氧比的關(guān)系如圖12所示。由圖12可見，能量利用率隨鋁氧比增大不斷降低，理論儲能隨鋁氧比提高先增大后減小，在067達(dá)到峰值。這是因?yàn)樵诃h(huán)境中的氧不參與反應(yīng)時，鋁和氧反應(yīng)在067達(dá)到最佳比例，故釋放的能量最大。由于深水爆炸能量釋放率的大小取決于鋁粉后燃反應(yīng)的程度，鋁氧比較高時，初始燃燒溫度和深水氣泡內(nèi)氧含量、壓力等制約了鋁粉燃燒反應(yīng)，導(dǎo)致鋁粉燃燒不充分，能量利用率低。從能量利用率的角度，CL-20基含鋁炸藥最佳的鋁氧比為024 ～ 046。

圖12 1 m處能量利用率及炸藥理論儲能與鋁氧比的關(guān)系Fig.12 Relation of η and Ec at 1 m with Al/O ratio

4.2 機(jī)械能及其能量結(jié)構(gòu)分析

圖13 1 m處機(jī)械能及其能量結(jié)構(gòu)與鋁氧比的關(guān)系Fig.13 Relation of Em and its energy structure at 1 m with Al/O ratio

圖13所示為500 m深水條件下測試距離1 m處的機(jī)械能及其能量結(jié)構(gòu)圖。由表2和圖13可知：不同測試距離處深水爆炸機(jī)械能均隨著鋁氧比不斷提高，先增加后減少，在067時最大；鋁氧比在046～067時，深水爆炸機(jī)械能基本維持穩(wěn)定，變化幅度只有03，但是能量結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化，其中比沖擊波能降低了6。因此，在維持較高的總機(jī)械能不變前提下，通過調(diào)節(jié)鋁氧比可以對深水爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，鋁氧比越高，比沖擊波能占比越低，比氣泡能占比越高。

5 結(jié)論

本文利用深水爆炸壓力罐模擬500 m深水環(huán)境，進(jìn)行了6組不同鋁氧比CL-20基含鋁炸藥深水爆炸實(shí)驗(yàn)。通過分析得到以下主要結(jié)論：

1) 500 m深水環(huán)境中，深水爆炸沖擊波峰值壓力隨鋁氧比的提高總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，沖擊波峰值壓力符合爆炸相似律。

2) 500 m深水環(huán)境中，深水爆炸比沖擊波能和比氣泡能隨鋁氧比的提高先增大后減小。比沖擊波能在鋁氧比為046時最大，隨測試距離的增加而降低；比氣泡能在鋁氧比為067時最大，隨測試距離的變化保持穩(wěn)定。損失能與其隨測試距離的增加速率在鋁氧比為024～088時均先升高后降低，鋁氧比在067和046時損失能達(dá)到峰值，故可以通過改變鋁氧比對深水爆炸遠(yuǎn)場能量利用效率進(jìn)行調(diào)控。

3) 500 m深水環(huán)境中，隨著鋁氧比的增加，深水爆炸機(jī)械能及炸藥理論儲能先增加后減少，能量利用率持續(xù)降低。在鋁氧比為046～067時，深水爆炸機(jī)械能維持平臺值，該平臺值范圍內(nèi)，鋁氧比增大，比沖擊波能占比降低，比氣泡能占比升高，故通過調(diào)節(jié)鋁氧比可對深水爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。