含能快遞

美國海軍研究人員研究了活性材料殼體能量釋放與破片分布特性

為探究脆性反應(yīng)性材料殼體的綜合毀傷能力，美國海軍研究人員以球型鋁粉作為活性殼體材料，在封閉容器內(nèi)進(jìn)行了爆炸試驗(yàn)。結(jié)果表明活性殼體材料產(chǎn)生的燃燒能量是6061 鋁合金殼體或硝基甲烷裸炸藥的兩至三倍，燃燒現(xiàn)象主要發(fā)生在殼體破片撞擊壁體后，而不是在飛散過程中。較厚殼體產(chǎn)生的微小破片稍多，但單位質(zhì)量釋放的能量較低。因此，燃燒程度不僅取決于細(xì)小破片的數(shù)量或破片云的總表面積，還可能與氧化劑的適當(dāng)混合或在爆炸發(fā)射過程中的沖擊壓實(shí)有關(guān)。

源自：J.C Kline，B.P Mason，J.P Hooper.Energy release and fragmentation of brittle aluminum reactive material cases［J］.Propellants Explos.Pyrotech.，2021，46，1324-1333.

法國圣路易斯學(xué)院提出基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的爆炸反應(yīng)裝甲作用場(chǎng)特性預(yù)測(cè)方法

爆炸反應(yīng)裝甲（ERA）的有效性取決于裝甲與毀傷元之間的作用過程，因此需要從二者之間的作用原理與運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系層面優(yōu)化其作用過程。法國圣路易斯學(xué)院與里爾中央理工學(xué)院將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）技術(shù)用于預(yù)測(cè)具有任意尺寸、厚度、材料和起爆位置的爆炸反應(yīng)裝甲的運(yùn)動(dòng)學(xué)行為。結(jié)果表明該方法不僅能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裝甲板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，還能夠正確反映其變形行為。該研究為爆炸反應(yīng)裝甲的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種新思路。

源自：M Becker，A Klavzar，T Wolf，M Renck et al.Data-driven prediction of plate velocities and plate deformation of explosive reactive armor［J］.Defence Technology，2022，18，2141-2149.

波蘭軍事裝備技術(shù)研究所研究了改良后PG-7VM 戰(zhàn)斗部的侵徹性能

波蘭軍事裝備技術(shù)研究所對(duì)PG-7VM 戰(zhàn)斗部進(jìn)行改進(jìn)，在原有基礎(chǔ)上去除了榴彈的前級(jí)部分（引信、彈道帽和導(dǎo)電錐）并引入聚乙醛共聚物POM-C 制成的藥型罩填充物。填充物采用了三種不同高度（原始襯套高度的33%、66%和100%）的實(shí)心圓錐，放置在圓錐形藥型罩內(nèi)，以提高成型裝藥射流侵徹目標(biāo)的能力。結(jié)果表明改良后的戰(zhàn)斗部對(duì)三層鋼靶板的開孔能力分別增加了164%、70%、65%。此外，通過使用不同材料的填充物和高度，可以控制戰(zhàn)斗部在鋼靶板上的開孔形狀。該項(xiàng)研究成果被特種部隊(duì)或其他突擊部隊(duì)用作定向地雷或靜態(tài)引爆切割成型裝藥，以及被用作各種類型工程和工兵工程作業(yè)中使用的通用裝藥。

源自：P?ochowski，R Warcho?.Experimental and numerical study on the influence of shaped charge liner cavity filing on jet penetration characteristics in steel targets［J］.Defence Technology，2023，23，60-74.

埃及開羅技術(shù)研究中心探究鋯基藥型罩聚能射流成型參數(shù)與侵徹性能

油井射孔彈被引爆時(shí)，射流的速度和直徑主要取決于射孔彈的設(shè)計(jì)，特別是藥型罩的幾何形狀。為厘清藥型罩形狀對(duì)射流成型與侵徹性能的影響，埃及開羅技術(shù)研究中心選擇錐形、鐘形、半球形和雙錐形藥型罩，開展聚能射流成形及侵徹性能的對(duì)比分析，確定了臨界壓垮角和壓垮速度之間的關(guān)系為射流形成與匯聚的條件。侵徹試驗(yàn)結(jié)果表明，四種藥型罩均能產(chǎn)生不同性能的連續(xù)射流。與錐形藥型罩聚能裝藥射流特性相比，鐘形和雙錐形藥型罩聚能裝藥的侵徹深度分別增加10.3%和22%，而半球形藥型罩聚能裝藥的彈坑直徑增加了85%，形成了爆炸成型彈丸（EFP）。該研究可為鋯基藥型罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

源自：T Elshenawy，Q Li，A Elbeih.Experimental and numerical investigation of zirconium jet performance with different liner shapes design［J］.Defence Technology，2022，18（1），12-26.

南京理工大學(xué)開展活性金屬殼體戰(zhàn)斗部對(duì)Q235 鋼板的耦合毀傷研究

為研究活性金屬材料殼體戰(zhàn)斗部的威力，開展不同厚度活性金屬殼體和傳統(tǒng)2A12 鋁合金殼體的高能炸藥爆炸驅(qū)動(dòng)對(duì)比試驗(yàn)，基于能量守恒原理建立了爆炸載荷作用下鋼板撓度計(jì)算模型。結(jié)果表明活性金屬殼體在實(shí)現(xiàn)高效毀傷方面具有良好的應(yīng)用前景，隨著活性金屬殼體厚度的增加，鋼板塑性變形的最大撓度增大，即對(duì)鋼板的毀傷效果提高，爆炸載荷作用下鋼板塑性變形最大撓度的理論模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)爆炸載荷作用下鋼板的撓度，為評(píng)價(jià)爆炸驅(qū)動(dòng)活性材料的毀傷效應(yīng)提供理論依據(jù)。

源自：Du N，Zhang X，Xiong W，et al.Study on the blast impulse characters of high explosive charge with reactive metal casing［J］.Propellants，Explosives，Pyrotechnics，https：//doi.org/10.1002/prep.202200303.

西北工業(yè)大學(xué)研究了多點(diǎn)起爆下殼體破裂過程與破片速度特性

為研究非對(duì)稱起爆下殼體破裂特性以及破片速度分布，西北工業(yè)大學(xué)采用X 光試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式，研究了中心點(diǎn)起爆、非對(duì)稱單點(diǎn)起爆以及非對(duì)稱雙點(diǎn)起爆（中心角為45°和90°）下圓柱形殼體的膨脹破裂過程。研究結(jié)果表明：殼體早期膨脹破裂主要受裝藥起爆，爆轟波相互作用和馬赫波的產(chǎn)生三種因素綜合作用而引起的局部高壓影響。破片形狀受爆轟波沖擊角度控制；不同起爆方式下破片速度分布不同，末端稀疏波會(huì)影響破片速度分布。該研究可以為高效毀傷戰(zhàn)斗部的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考。

源自：Li Y，Li X，Wen Y，Suo T.Detonation driving rules for cylindrical casings under asymmetrical multipoint initiations［J］.Defence Technology，23，35-49.

南京理工大學(xué)研究多層環(huán)形嵌套式復(fù)合裝藥爆轟波演化與破片分布規(guī)律

多層環(huán)形嵌套式復(fù)合裝藥由內(nèi)層炸藥、中間惰性材料和外層炸藥組成，采用獨(dú)特的異質(zhì)裝藥來匹配不同的引爆模式，以實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的能量輸出。南京理工大學(xué)研究了2 種起爆方式（僅內(nèi)層起爆和內(nèi)外層同時(shí)起爆）下破片分布以及爆轟波演化規(guī)律。結(jié)果表明，具有高爆速的內(nèi)層炸藥與低爆速的內(nèi)層炸藥的復(fù)合裝藥在不同起爆方式下具有不同的威力輸出，平均破片質(zhì)量和超壓峰值的差異較大。在爆轟波演化方面，內(nèi)層起爆時(shí)，低爆速的外層炸藥的質(zhì)點(diǎn)速度剖面滯后于高爆速的外層炸藥，而同時(shí)起爆時(shí)，非爆轟層中出現(xiàn)了靠近外層炸藥的波陣面碰撞區(qū)。該研究能為可調(diào)控復(fù)合裝藥設(shè)計(jì)方法提供指導(dǎo)。

源自：Li J，Li W，Wang X，et al.Influence of combination of coaxial cylindrical explosives on fragmentation and shock waves of a shelled composite charge［J］.Propellants，Explosives，Pyrotechnics，2023：https：//doi.org/10.1002/prep.202200318.

北京理工大學(xué)開展了活性藥型罩增強(qiáng)聚能裝藥對(duì)混凝土密閉空間侵徹內(nèi)爆行為研究

相比與銅藥型罩的聚能裝藥，北京理工大學(xué)以活性金屬PTFE/Al 作為外層，銅作為內(nèi)層藥型罩，經(jīng)冷壓燒結(jié)的方式制備了雙層含能藥型罩，并開展對(duì)混凝土密閉空間的毀傷試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，與采用銅藥型罩的聚能裝藥相比，活性雙層藥型罩的聚能裝藥的隧道口部直徑和混凝土剝落面積分別擴(kuò)大了2 倍和4 倍，并在混凝土密閉空間內(nèi)產(chǎn)生顯著的超壓。從理論上預(yù)測(cè)了活性藥型罩對(duì)不同抗壓強(qiáng)度混凝土的穿透孔膨脹效應(yīng)?；跀?shù)值模擬方法揭示了超壓-時(shí)間曲線的多峰現(xiàn)象，提出了反應(yīng)材料沖擊波超壓峰值與相對(duì)距離的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。該研究對(duì)新型藥型罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

源自：Zhang H，Zheng Y-F，YU Q-B，et al.Penetration and internal blast behavior of reactive liner enhanced shaped charge against concrete space［J］.Defence Technology，2021，18，952-962.

美國密蘇里科技大學(xué)采用TOA 光學(xué)法評(píng)估非球形爆炸波的近場(chǎng)超壓

非球形炸藥起爆時(shí)，由炸藥界面引入的稀疏波效應(yīng)導(dǎo)致爆炸壓力場(chǎng)亦呈非球形。為確定爆炸物幾何形狀對(duì)爆炸波傳播的非均向效應(yīng)，美國密蘇里科技大學(xué)為探究非球形爆炸波的近場(chǎng)超壓，以截面形狀為圓形、三角形、矩形和五角星形等柱形炸藥為研究對(duì)象，通過高速錄像機(jī)測(cè)量爆炸波的到達(dá)時(shí)間，結(jié)合Rankine-Hugoniot 關(guān)系發(fā)展的光學(xué)TOA 壓力測(cè)量系統(tǒng)來測(cè)量不同幾何形狀爆炸物的爆炸波超壓。研究結(jié)果表明，矩形截面炸藥產(chǎn)生的超壓最高，為圓形截面炸藥的3.5倍。三角形截面炸藥的表面積最大，超壓為圓形截面炸藥3.0 倍。最大超壓與相同炸藥的表面積相關(guān)，表面積是近場(chǎng)爆炸波超驅(qū)動(dòng)的一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)測(cè)因素，而角度也起著重要作用。

源自：K Williams，CE Johnson.Evaluating blast wave overpressure from non-spherical charges using time of arrival from high-speed video［J］.Propellants Explos.Pyrotech.，2023，48，e202200346.

韓國漢陽大學(xué)對(duì)侵徹彈體中活性材料結(jié)構(gòu)開展拓?fù)鋬?yōu)化

活性材料用于侵徹彈體能夠提高其抗沖擊性能和能量容量，而活性材料設(shè)計(jì)受到材料制備、非線性的抗沖擊性能與高昂試驗(yàn)成本的限制。因此，韓國漢陽大學(xué)發(fā)展了一種基于三維侵徹分析的活性材料結(jié)構(gòu)有限元設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，通過分析評(píng)估侵徹彈體抗沖擊性能，引入拓?fù)鋬?yōu)化確定活性材料結(jié)構(gòu)形狀，確定冷噴涂可制備的最優(yōu)形狀，引入尺寸優(yōu)化確定結(jié)構(gòu)幾何尺寸，確定侵徹彈體活性材料結(jié)構(gòu)和鋼殼的設(shè)計(jì)優(yōu)化。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后活性材料內(nèi)部的最大壓力從8.69 kbar 降低到3.81 kbar，降低56%，而體積增加5%。此研究提出的設(shè)計(jì)流程，同時(shí)考慮力學(xué)性能和制造工藝的限制，能夠?yàn)閺楏w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

源自：S Kim，S Kim，T Kim，S Choi，TH Lee et al.Topology optimization of reactive material structures for penetrative projectiles［J］.Defence Technology，2022，18，1205-1218.