發(fā)射裝藥老化對于跌落安全性的影響

米巧麗,盧明章,李本威,李云峰

(1.中國人民解放軍91049部隊，山東 青島 266100；2.海軍航空大學，山東 煙臺 264001)

1 引言

燃氣發(fā)生器是導彈發(fā)射動力系統(tǒng)的核心部件，其在貯存、運輸、維護以及使用過程中可能遇到各種機械撞擊刺激，比如：吊裝過程中意外跌落、運輸過程中高速運輸、因交通事故發(fā)生翻覆碰撞、發(fā)射初期因發(fā)射異常而跌落至發(fā)射架或地面等，燃氣發(fā)生器將受到劇烈機械撞擊載荷作用，導致其中的發(fā)射裝藥著火燃燒甚至爆炸。從安全性角度來看，燃氣發(fā)生器跌落響應主要表現(xiàn)在裝藥受到撞擊載荷后的力學響應以及裝藥內(nèi)部受力變形后產(chǎn)生相互摩擦?？梢?，發(fā)射裝藥跌落安全性與裝藥的力學性能與機械感度等性能具有一定的關(guān)聯(lián)性。而發(fā)射裝藥經(jīng)過長期貯存后會出現(xiàn)物理和化學老化，使裝藥各方面性能發(fā)生不同程度的變化，這些變化對于裝藥的跌落安全性是否存在影響，會產(chǎn)生什么樣影響亟待研究。通過這個問題的研究，可以分析和評估不同貯存階段的發(fā)射裝藥跌落安全性及其變化，找出影響裝藥跌落安全性的關(guān)鍵因素，從而為提升裝藥的貯存安全性和新型發(fā)射裝藥的安全性設(shè)計提供理論與技術(shù)支撐。

目前，國內(nèi)外針對裝藥跌落安全性的研究主要集中在以下3個方面：一是針對某一類型或者某一型號的裝藥，通過跌落安全相關(guān)試驗對裝藥的沖擊響應特性和沖擊起爆影響因素等方面進行研究。如文獻[1-2]對2,4二硝基苯甲醚(DNAN)基裝藥在不同跌落高度下的沖擊載荷進行了試驗分析與理論計算，結(jié)果表明沖擊載荷、撞擊響應程度和裝藥升溫隨跌落高度的增加而增大。文獻[3-5]中分析了核反應堆中的堆芯和燃料組件在跌落沖擊載荷作用下的加速度、應變響應、安全影響因素等，為跌落安全性評價提供了參考；二是通過采用有限元方法及動力學分析軟件對裝藥的跌落沖擊過程進行數(shù)值仿真，模擬沖擊過程中的力學響應。如文獻[6-11]中運用了AUTODYN、ABAQUS、ANSYS/LS-DYNA等仿真軟件模擬分析了不同類型的固體發(fā)動機和戰(zhàn)斗部在各跌落工況下的應力應變、溫度、沖擊加速度過載等變化規(guī)律，預測了裝藥的跌落損壞程度及發(fā)生燃燒、爆炸的概率等；三是對跌落安全性試驗方法進行對比分析，探索能夠更深入地研究裝藥跌落響應的試驗方法和安全性評估方法。如文獻[12]中從產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)、跌落高度、臺面、方位、環(huán)境應力等綜合分析了國內(nèi)外戰(zhàn)斗部跌落安全性試驗方法，文獻[13]建立了“3類試驗+1種方法”的安全性評估方法，即通過整體級試驗、標準試驗、構(gòu)型試驗等3類試驗和基于統(tǒng)計模型的方法，實現(xiàn)了裝藥跌落/撞擊安全性定量評估，文獻[14]通過對某型固體發(fā)動機在37.5 m高度進行多角度的跌落試驗和數(shù)值模擬，分析得出在相同跌落高度下危險角度為78°的結(jié)論。由上述分析可知，在現(xiàn)有的相關(guān)研究中，對于長期貯存狀態(tài)下的裝藥跌落安全性及其與裝藥老化之間的關(guān)聯(lián)性的研究較少。因此，本文擬針對不同貯存年限的某型發(fā)射裝藥，采用性能試驗與數(shù)值仿真相結(jié)合的方法，探討裝藥不同老化程度對于跌落安全性的影響。

2 裝藥加速老化及性能試驗

2.1 裝藥加速老化試驗

為探索不同貯存年限下的發(fā)射裝藥老化程度，參考GJB736.8—1990火工品試驗方法71 ℃試驗法，對某型發(fā)射裝藥進行熱加速老化試驗。在這個試驗法中，取樣時間與貯存年限的關(guān)系滿足修正的阿累尼烏斯方程，即:

t0=γ(T1-T0)/At1

(1)

式(1)中:t0為常溫下的貯存時間，d；t1為高溫試驗時間，d；γ為反應速度溫度系數(shù)，取值為2.7；T0為常溫試驗溫度，K；T1為高溫試驗溫度，K；A為與反應溫度系數(shù)相對應的溫度變化，通常取值為10 K。

通過式(1),即可由71 ℃下的試驗時間推算出某導彈發(fā)射裝藥常溫(25 ℃)下的貯存時間。綜合考慮某型發(fā)射裝藥的貯存使用期、試驗精度與試驗周期，試驗取樣時間分別設(shè)定為19 d、30 d、45 d、60 d，記這4個取樣時間的試驗樣品對應的裝藥批次分別為批次1、批次2、批次3、批次4。由式(1)推算出對應的貯存年限分別為5 a、8 a、12 a、16 a，這4個批次的裝藥試驗樣品即代表了不同老化時間節(jié)點的發(fā)射裝藥。

試驗設(shè)備采用上海實驗儀器廠生產(chǎn)的DU-65型電熱油浴加速老化恒溫箱，主要由恒溫槽和控溫系統(tǒng)組成，溫度波動度為±1 ℃。

試驗基本步驟為：制作準備尺寸規(guī)格為40 mm×40 mm(直徑×高度)的某型發(fā)射裝藥藥柱50個，每10個為1組(每個代表燃氣發(fā)生器中不同部位的藥柱)，其中1組作為參考試樣，密封常溫保存。其他4組分別放入潔凈干燥的防爆器中，并標記樣品信息、試驗溫度和取樣時間，放入老化恒溫箱中。

定期觀察并記錄試驗溫度、時間和樣品情況，時間達到試驗設(shè)定天數(shù)時取出對應的試驗樣品，由此得到代表貯存年限分別為5 a、8 a、12 a、16 a的4個批次發(fā)射裝藥樣品。

為研究不同老化節(jié)點的發(fā)射裝藥性能變化對于跌落安全性的影響，依據(jù)GJB770B—2005《火藥試驗方法》，對4個批次的發(fā)射裝藥分別進行力學性能和安全性能試驗。

2.2 力學性能試驗

在試驗溫度-30 ℃與30 ℃下，對4個批次的發(fā)射裝藥分別進行不同拉伸/壓縮速率的單軸拉伸、單軸壓縮試驗和抗沖擊強度試驗。試驗中使用WDW-100DIII微機控制電子式萬能試驗機檢測相應的性能參數(shù)。在測試溫度分別為 -30 ℃與30 ℃時，對每個批次裝藥進行多部位取樣測試，得到平均最大抗拉強度、平均最大抗壓強度和平均最大抗沖擊強度的試驗結(jié)果如表1所示。表1中抗拉強度1和抗壓強度1代表拉伸/壓縮速率為5 mm/min下的抗拉/抗壓強度，抗拉強度2和抗壓強度2代表拉伸/壓縮速率為 50 mm/min下的抗拉/抗壓強度。

表1 力學性能試驗結(jié)果Table 1 Test results of charge mechanical properties

2.3 摩擦感度、撞擊感度、熱感度試驗

因發(fā)射裝藥跌落過程中可能由于撞擊、摩擦、熱等激勵引發(fā)燃燒、爆炸，因此，對4個批次發(fā)射裝藥依次進行摩擦感度、撞擊感度和熱感度試驗。

摩擦感度試驗中采用MGY-2B型摩擦感度儀，檢測計算恒定擠壓壓力與外力作用下滑動摩擦產(chǎn)生的爆炸概率；撞擊感度試驗采用HGZ型19Z0991落錘式撞擊感度儀，測定規(guī)定試驗參數(shù)下發(fā)生50%爆炸的特性落高；熱感度試驗采用BDY-1A型爆發(fā)點測定儀，檢測5 s延滯期的爆發(fā)點。檢測結(jié)果如表2所示。

表2 摩擦感度、撞擊感度、熱感度試驗結(jié)果Table 2 Test results of friction,impact and thermal sensitivity

2.4 跌落安全性試驗

對4個批次裝藥分別進行含裝藥整機跌落試驗，跌落高度為12 m，跌落介質(zhì)為鋼板。試驗結(jié)果表明，燃氣發(fā)生器整機從12 m高處跌落后垂直撞擊到鋼板，略微彈起后倒在鋼板上，4個批次的參試藥柱均沒有發(fā)生燃燒或爆炸，藥柱無明顯破損，但靠近殼體內(nèi)壁的藥柱存在不同程度的結(jié)構(gòu)變形，通過對藥柱內(nèi)外徑與主軸方向最大位移的測量與對比，各批次藥柱的變形量如表3所示。

由表3可見，各批次裝藥在經(jīng)歷跌落沖擊后，藥柱的內(nèi)徑、外徑變形量和主軸方向最大位移的值均呈現(xiàn)增大的趨勢。

表3 藥柱最大變形量Table 3 Maximum deformation of charge columns

3 跌落安全性數(shù)值仿真

3.1 跌落過程力學響應分析

燃氣發(fā)生器從高處跌落，以一定的速度撞擊地面，引起局部的應力應變變化，由此可能造成局部壓力升高，能量積聚，引起化學反應，隨后引發(fā)爆炸?？芍?，燃氣發(fā)生器跌落機械撞擊的初始時刻為與地面接觸時刻。因此，進行數(shù)值仿真時，根據(jù)燃氣發(fā)生器跌落的高度，計算燃氣發(fā)生器落地時刻的速度，以與地面開始接觸時刻,即仿真初始時刻將該速度賦予燃氣發(fā)生器整體，設(shè)置燃氣發(fā)生器的噴管與地面直接接觸。從燃氣發(fā)生器跌落至地面發(fā)生接觸，一直到藥柱反向彈起時刻，藥柱的力學響應達到最大，因此，數(shù)值仿真的各項計算結(jié)果均來源于藥柱開始具有彈起速度的時間點的仿真輸出數(shù)據(jù)。

σ=ERεR(1-D)

(2)

(3)

式(2)—(3)中：ER為無損傷時偽應變斜率；E∞為平衡模量；ε為應變；Ei為松弛模量prony級數(shù)第i項系數(shù)；τi為松弛特征參數(shù)。

3.2 參數(shù)與工況設(shè)置

為便于計算，假設(shè)發(fā)射裝藥各向同性、均勻，且為彈塑性材料；裝藥與殼體的泊松比均為常量。由整機跌落實驗測量結(jié)果可知，燃氣發(fā)生器內(nèi)藥柱的力學響應非常短暫，無法體現(xiàn)藥柱粘性力學行為，因此在LS-DYNA軟件中材料屬性模型設(shè)置時，采用ELASTIC_PLASTIC_HYDRO彈塑性力學模型[16]。相關(guān)材料參數(shù)如表4所示。

表4 材料參數(shù)Table 4 Material parameters

由于藥柱跌落過程為受壓變形，且力學響應時間非常短暫，應變率基本保持不變，故認為藥柱的彈性模量在計算過程中為常量。針對裝藥在受到?jīng)_擊可能引起的燃燒、爆炸過程，采用Lee-Tarver點火增長模型[17]，點火增長模型反應率函數(shù)為：

dF/dt=I(1-F)b(ρ/ρ0-1-a)x+G1(1-F)cFdpy+

G2(1-F)eFgpz

(4)

式(4)中：F為炸藥反應度；t為時間；ρ為密度；ρ0為初始密度；p為壓力；I,G1,G2,a,b,x,c,d,y,e,g和z是常數(shù)，具體參數(shù)如表5所示。

表5 點火增長反應速率函數(shù)參數(shù)Table 5 Ignition increase reaction rate function parameters

依據(jù)跌落試驗，4個批次發(fā)射裝藥的試驗工況均設(shè)置為：燃氣發(fā)生器在12 m高度以軸向垂直，前段頭部朝上的方向自由下落，后端尾部與靶板相撞后，數(shù)值模擬燃氣發(fā)生器經(jīng)歷的碰撞過程及在沖擊載荷作用下的安全性相關(guān)參數(shù)。

3.3 模型構(gòu)建

燃氣發(fā)生器跌落過程是在高速度下產(chǎn)生大位移和大變形的一種復雜非線性動態(tài)響應過程。燃氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下產(chǎn)生的響應形式取決于結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、材料參數(shù)、初始缺陷、載荷峰值以及載荷持續(xù)時間等諸多因素，是個非常復雜的結(jié)構(gòu)動力響應問題。因此，采用有限元分析軟件中的非線性結(jié)構(gòu)動力學分析求解器對跌落過程進行仿真模擬分析。

依據(jù)燃氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)尺寸，運用ANSYS/LS-DYNA對燃氣發(fā)生器整體進行幾何建模，網(wǎng)格數(shù)量在8萬左右。建模過程中，由于三維模型結(jié)構(gòu)復雜，因此先對結(jié)構(gòu)進行簡化，根據(jù)剖面幾何模型劃分平面網(wǎng)格，通過掃略等方式生成三維實體網(wǎng)格，再對實體網(wǎng)格進行修正，從而得到較為精細的三維有限元網(wǎng)格。然后，設(shè)置材料參數(shù)，定義單元屬性并添加載荷和設(shè)置邊界約束條件?？紤]有限元計算過程中的收斂問題，構(gòu)建的燃氣發(fā)生器有限元模型中簡化了連接緊固結(jié)構(gòu)，省略了彈性墊圈，邊界條件設(shè)置時統(tǒng)一設(shè)置為接觸面綁定。構(gòu)建的燃氣發(fā)生器整體結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 燃氣發(fā)生器整體結(jié)構(gòu)模型Fig.1 Overall structure model of a gas generator

4 結(jié)果分析

通過模擬燃氣發(fā)生器跌落過程和有可能發(fā)生的點火過程，并對燃氣發(fā)生器及裝藥結(jié)構(gòu)進行數(shù)值計算，得到燃氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)損傷、裝藥變形、應力應變、壓力等數(shù)值模擬計算結(jié)果，由此對不同老化時間節(jié)點下發(fā)射裝藥性能變化與跌落安全性的關(guān)聯(lián)性進行對比分析。

4.1 燃氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果

為探討裝藥性能老化的影響，數(shù)值仿真計算中，以藥柱的力學參數(shù)為變量，殼體的參數(shù)保持不變。通過仿真可知，燃氣發(fā)生器主軸垂直落在鋼板上，尾部導流管首先著地，發(fā)生較大的形變，靠近尾部的藥柱和殼體也產(chǎn)生較大的變形。燃氣發(fā)生器跌落至地面后，導流管應力最大，發(fā)生變形量也最大，其中應力最大區(qū)域、燃氣發(fā)生器整機最大主應變與殼體的最大應力應變位置均集中在導流管與后封頭連接處，應力最大達到3 107 MPa，應變最大達到7.13%，軸向應變最大達到5.52%，燃氣發(fā)生器存在結(jié)構(gòu)損壞的風險。

4.2 裝藥跌落過程仿真結(jié)果

通過LS-DYNA軟件得到裝藥應力、應變、壓力與位移數(shù)值仿真云圖。對4個批次裝藥的仿真云圖進行具體分析，發(fā)現(xiàn)藥柱中存在較大應力集中的是靠近殼體內(nèi)壁的藥柱，圖2為應力集中的其中1根藥柱的仿真云圖。

圖2 藥柱數(shù)值仿真云圖Fig.2 Charge numerical simulation nephogram

通過對圖2的云圖分析可知，其等效應力主要集中在下端面外緣與擋藥板固定連接部位以及沿軸向向上的一小部分區(qū)域，藥柱上端其余部分應力水平非常低，可忽略不計。但隨跌落過程的進行，燃氣發(fā)生器將會往復彈起落下，直至燃氣發(fā)生器穩(wěn)定在地面上。在這個過程中，應力應變水平均會迅速降低，并逐漸趨向于0。跌落碰撞瞬間，燃氣發(fā)生器藥柱主軸方向的最大位移發(fā)生在中心藥柱的下端面，最大壓力發(fā)生在靠近殼體內(nèi)壁的藥柱下端面的外緣。4個批次裝藥的具體數(shù)值仿真結(jié)果如表6所示。

表6 藥柱數(shù)值仿真結(jié)果Table 6 Charge numerical simulation results

由整機跌落試驗結(jié)果與表6所示的數(shù)值仿真結(jié)果對比分析可知，藥柱的主軸方向最大位移變化與試驗檢測結(jié)果基本一致，最大誤差僅為0.4%。試驗結(jié)果顯示4個批次藥柱沒有發(fā)生燃燒和爆炸，數(shù)值仿真結(jié)果表明：4個批次藥柱最大壓力均遠小于該型發(fā)射裝藥的起爆臨界壓力1.1 GPa，因此不會發(fā)生由于跌落沖擊引起爆炸。試驗結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果的一致性說明了基于有限元的建模與仿真的合理性。

4.3 裝藥老化與跌落安全性的關(guān)聯(lián)

由表1所示的發(fā)射裝藥力學性能試驗結(jié)果可知，裝藥抗拉強度、抗壓強度和抗沖擊強度的變化與溫度具有極大的關(guān)聯(lián)性，在不同拉伸/壓縮速率下抗拉強度、抗壓強度的變化也不同。隨著貯存年限的增加，在相同測試溫度和相同拉伸/壓縮速率下，4個批次發(fā)射裝藥的抗拉強度、抗拉強度及抗沖擊強度值逐漸降低，且相鄰2個批次的參數(shù)變化值逐漸增大。批次4裝藥相對于批次1來說，抗拉強度的最大變化量為2.83 MPa，降低約10.65%，抗壓強度的最大變化量為7.73 MPa，降低約6.14%，說明裝藥貯存老化使得裝藥在一定拉伸/壓縮條件下的最大承載能力明顯減弱。在相同測試溫度下，批次4裝藥的抗沖擊強度相對于批次1的最大變化量為2.76 kJ·m-2，降低約8.84%，說明老化后的裝藥抵抗外部沖擊激勵能力降低。由此可見，在相同的貯存條件下，發(fā)射裝藥的力學性能隨著貯存年限的增加整體呈現(xiàn)劣化趨勢，即裝藥老化程度越高力學性能越弱。

表2中發(fā)射裝藥摩擦感度、撞擊感度、熱感度檢測結(jié)果表明，隨著貯存年限的增加，裝藥由于滑動摩擦引發(fā)爆炸的概率顯著升高，由58.27%上升到71.92%，批次4裝藥的摩擦感度相對于批次1升高了約23.43%，可見隨著貯存時間的增加，裝藥在一定滑動摩擦激勵下發(fā)生爆炸的概率明顯增大,說明裝藥老化程度越高摩擦感度越高；裝藥受落錘撞擊刺激下爆炸概率為50%的最小落高值，隨著貯存年限的增加由15.35 cm降低到11.29 cm，批次4的撞擊感度相對于批次1變化量達到了26.45%，表明裝藥貯存老化使裝藥在一定高度下發(fā)生撞擊爆炸的概率增大，撞擊感度升高；4個批次裝藥的爆發(fā)點沒有明顯變化，說明該型發(fā)射裝藥的熱感度隨著貯存時間的推移變化較小。

依據(jù)表3中裝藥跌落安全性試驗結(jié)果可見，4個批次的發(fā)射裝藥結(jié)構(gòu)變形相關(guān)參數(shù)的變化值逐漸增大，說明在相同跌落試驗參數(shù)設(shè)定下，裝藥遭到跌落沖擊后的變形量隨著貯存年限的增加而增加。通過表6發(fā)射裝藥跌落過程數(shù)值仿真結(jié)果分析可知，在相同的跌落高度、跌落方位、跌落介質(zhì)與仿真參數(shù)設(shè)置條件下，裝藥的最大主應力隨著裝藥貯存年限的增加而降低，軸向最大壓縮應變、徑向最大拉伸應變、最大主應變、主軸方向最大位移及藥柱最大壓力均隨之而升高。這些參數(shù)值的最大變化量均體現(xiàn)在批次4裝藥與批次1裝藥對應參數(shù)的差值。批次4裝藥相對于批次1裝藥來說，最大主應力降低約9.54%，說明裝藥貯存老化使得裝藥應對外界激勵變形的能力變?nèi)?；最大主應變、徑向最大拉伸應變、軸向最大壓縮應變與主軸方向最大位移分別增大15.22%、18.31%、9.16%、11.39%，這幾個參數(shù)值的增大說明了裝藥老化后遭受跌落沖擊后的結(jié)構(gòu)變形程度將更加嚴重；藥柱的最大壓力明顯升高，最大變化值達到36.12%，說明相同跌落工況對于老化程度越高的發(fā)射裝藥，其造成的沖擊和破壞越大。

通過發(fā)射裝藥跌落過程的力學響應分析可知，燃氣發(fā)生器從高處跌落撞擊地面、反彈再到倒在鋼板的整個過程中，燃氣發(fā)生器殼體與藥柱為抵抗這個過程中的各種載荷發(fā)生了應力應變變化，而應力應變的變化是裝藥力學性能的直接體現(xiàn)。由不同貯存年限的力學性能變化可知，發(fā)射裝藥老化程度越大，力學性能越弱，即代表裝藥承受外界載荷的能力越低，從而使得裝藥在外界載荷沖擊下發(fā)生變形甚至破損，影響裝藥貯存使用的安全性。同時，發(fā)射裝藥發(fā)生意外跌落時，在撞擊、摩擦、熱等外部激勵下會造成藥柱局部壓力升高、能量積聚，如藥柱最大壓力超過起爆臨界壓力，則可能導致爆炸。依據(jù)表2與表6所示的數(shù)據(jù)，繪制藥柱最大壓力與摩擦感度、撞擊感度的雙坐標軸折線圖，如圖3、圖4所示(圖中貯存年限單位a代表年)。

由圖3中折線變化的總體趨勢可見，裝藥的摩擦感度與跌落過程中藥柱最大壓力均隨著貯存年限的增加而顯著增大，2條折線的變化趨勢基本一致。圖4中的撞擊感度是由受落錘撞擊刺激下爆炸概率為50%的最小落高值衡量的，最小落高值隨著貯存年限的增加明顯降低，說明在某一高度上發(fā)生撞擊爆炸的概率升高，對應的撞擊感度逐漸升高。因此撞擊感度與藥柱最大壓力均隨著貯存年限的增加而增大。同時，由圖3與圖4中的折線變化幅度可以看出，隨著X坐標軸值的增大，相鄰2點間的變化值均是由小到大、再到小，說明發(fā)射裝藥的摩擦感度、撞擊感度與藥柱最大壓力在貯存年限為5～8 a年變化較小，在8～12 a變化較大，12～16 a變化量又減小。這個變化規(guī)律與不同貯存階段的某型發(fā)射裝藥內(nèi)部組分間的物理與化學反應所導致的裝藥老化程度息息相關(guān)。系統(tǒng)學表明，在系統(tǒng)發(fā)展過程中，若2個因素變化的趨勢具有一致性，即同步變化程度較高，說明二者關(guān)聯(lián)程度較高[18]。由圖3和圖4可見，摩擦感度、撞擊感度與裝藥最大壓力具有較高的關(guān)聯(lián)程度。

圖3 藥柱最大壓力與摩擦感度的變化Fig.3 Changes of maximum pressure and friction sensitivity

圖4 藥柱最大壓力與撞擊感度的變化Fig.4 Changes of maximum pressure and impact sensitivity

通過上述分析可知，某型發(fā)射裝藥的貯存老化使得跌落過程中藥柱的變形程度和壓力明顯增大，當壓力到達臨界起爆壓強1.1 GPa時，將導致發(fā)射裝藥發(fā)生爆炸。通過對不同貯存年限發(fā)射裝藥遭受跌落沖擊時的藥柱最大壓力值進行數(shù)值擬合(置信帶設(shè)為95%)，如圖5所示,推算出藥柱最大壓力達到臨界起爆壓強的貯存時間。

由圖5可知，取95%置信下限，當某型發(fā)射裝藥貯存年限達到27.57 a時，如發(fā)生跌落高度為12 m的垂直跌落，藥柱最大壓力可能達到臨界起爆壓強而引發(fā)裝藥爆炸。由此可見，發(fā)射裝藥老化與跌落安全性存在直接關(guān)聯(lián)性，裝藥老化所引起的力學性能減弱、摩擦感度與撞擊感度升高直接導致了裝藥跌落安全性降低。

圖5 藥柱最大壓力的數(shù)值擬合Fig.5 Numerical fitting of charge column maximum pressure

5 結(jié)論

通過對不同老化時間節(jié)點4個批次發(fā)射裝藥的性能試驗數(shù)據(jù)與跌落安全性數(shù)值仿真結(jié)果進行綜合分析，結(jié)果表明：

1) 隨著裝藥貯存年限的增加，裝藥力學性能逐漸減弱，摩擦感度和撞擊感度明顯增高，熱感度相對穩(wěn)定，跌落安全性呈現(xiàn)下降趨勢；

2) 在燃氣發(fā)生器主軸垂直，前端朝上的跌落試驗工況下，4個批次的發(fā)射裝藥跌落后的應力、應變變化表明，藥柱結(jié)構(gòu)變形量增加，藥柱主軸方向的最大位移均發(fā)生在中心藥柱的下端面，最大壓力集中在靠近殼體內(nèi)壁的藥柱下端面的外緣；

3) 該型發(fā)射裝藥的貯存老化直接影響著跌落安全性，裝藥老化程度越大，對跌落安全性影響越大；

4) 裝藥的力學性能、摩擦感度及撞擊感度是影響裝藥的跌落安全性的主要影響因素。在下一步研究中將深入研究裝藥老化影響跌落安全性的具體關(guān)聯(lián)性和內(nèi)在機理，以及裝藥在不同試驗工況下的跌落安全性。