[发明专利]一种活性射流化学能分布释放测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种活性射流化学能分布释放测试系统及方法。本发明对活性药型罩聚能装药采用装药起爆的方式形成活性射流，同时在测试罐内设置多层不等距间隔靶，并对间隔靶的间隔距离、预留的活性射流通孔等进行尺寸设计，进一步分析不同位置(不同速度梯度内)活性射流化学能释放特性，从而较好地描述活性射流对目标侵爆联合作用效果。本发明超压测试系统可重复利用，结构简单，具有良好的经济性与便利性。

技术领域

本发明涉及弹药工程聚能射流技术领域，具体涉及一种活性射流化学能分布释放测试系统及方法。

背景技术

活性材料是近年来新材料领域和武器装备领域研究热点之一，这类材料是是由含能粉体经冷压、烧结等工艺制备而成的一种固体复合含能材料，这类材料具有类铝强度和类炸药含能，能够利用动能撞击目标的同时，还能发生自激活反应，从而通过自身爆燃反应大幅提高对目标的毁伤效应。由活性材料制备而成的活性药型罩已在聚能装药领域获得广泛研究。活性药型罩在聚能装药的爆炸驱动作用下形成的高速活性射流，不仅能像传统金属射流那样对目标实施侵彻或破甲，更重要的是这种活性射流在侵入目标内部后还能自行激活并适时发生爆炸/爆燃反应，释放大量的化学能，从而对目标内部形成更致命的杀伤/毁伤效应。采用这种侵-爆联合毁伤活性药型罩聚能装药技术，打击装甲战车、水面战舰、潜艇等轻中型装甲类目标时，可大幅提升对目标内部技术装备和人员的后效毁伤和结构爆裂能力，打击机场跑道、飞机洞库、碉堡工事等混凝土类硬目标时，可发挥类似聚能-爆破两级串联战斗部的高效毁伤威力。

对于活性药型罩聚能装药技术，活性药型罩在爆炸驱动下形成活性射流的过程，是一个相当复杂的力、热、化耦合响应过程。活性射流的激活状态和激活延迟时间与活性药型罩聚能装药侵-爆联合毁伤能力密切相关，因为活性射流一旦发生剧烈爆燃反应就无法再侵彻目标了。对于活性药型罩聚能装药技术，要实现对靶后目标或硬目标的高效毁伤，活性药型罩在爆炸驱动下的激活与响应、活性射流的成型特性和化学能分布释放行为的研究必不可少，尤其是活性射流化学能分布释放行为的测试研究成果对活性药型罩结构设计、活性聚能战斗部毁伤威力的提升等有着重要指导意义和参考价值。

对于活性材料药型罩，在活性射流成型过程中，聚能装药的爆炸载荷强度可达数十GPa，极大的冲击波压力作用于活性药型罩，使得各处受到的冲击波压力都大于其激活阈值，即在遭遇目标前活性射流就已经发生了激活。这与碰撞载荷作用下活性材料破片响应行为相比，爆炸载荷下活性射流的激活响应行为显著不同，导致二者的能量释放机理不一样，从而不能用传统测试活性材料破片的超压测试系统去研究活性射流的化学能分布式释放行为。特别是，相对于活性材料破片的长度而言，活性射流的空间尺寸更大。尤其是对于大口径活性药型罩，其沿轴向和径向的尺寸都较大，在爆炸驱动下使得活性药型罩各处受到的激活压力和载荷环境有所不同，这就导致形成的活性射流化学能释放行为沿着轴向方向也存在着显著区别。为此，针对爆炸成型活性射流化学能分布释放行为，需建立相应的测试系统。

还需说明的是，与传统含能材料(包括高能炸药、推进剂、火药等)相比，活性药型罩材料具有更高的强度和更大的密度，甚至更钝感，故难以通过传统起爆方式(如火焰、雷管等)实现爆燃在活性材料中自持稳定的传播。因此，目前适用于传统炸药的能量释放装置，如爆热和水下爆炸测试方法，均不适应于测试这种大尺寸活性射流化学能分布释放行为的研究，主要是因为传统的雷管起爆无法维持这种具有非自持特性活性材料的化学反应，再者这种静态测试方法是不能客观表征活性射流的动能和化学能联合作用效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种活性射流化学能分布释放测试系统及方法，能够获得活性射流不同位置化学能释放效应，通过对不同位置处测得的内爆超压-时间曲线进行分析，可得到活性射流化学能能量分布释放特性，从而解决活性射流靶后爆燃毁伤能量释放表征的技术难题。

本发明的活性射流化学能分布释放测试系统，其特征在于，包括：支架、测试罐、间隔靶架、基座和超压测试单元；所述超压测试单元包括压力传感器和数据采集系统；