依据不同光学原理,从光散射、光学发射与吸收和成像三方面综述了激光诱导荧光(LIF)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)、粒子成像测速(PIV)、可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)、激光诱导击穿光谱(LIBS)、辐射法、遥感傅里叶变换红外光谱(RS-FTIR)及纹影法等光学诊断技术测试原理及在含能材料燃烧测试中的应用进展; 分析了光学诊断技术在燃烧测试中相比于其他传统接触式诊断方法的优越性和各类光学诊断方法的适用性、测量对象及优缺点; 展望了微观燃烧产物、火焰温度、燃烧流场速度和火焰结构等测试技术在含能材料燃烧诊断中的发展前景; 指出今后的工作应向多诊断方法相结合,发展多维度测量,从而获取更丰富多维的微观数据信息。附

为阐明浅水爆炸条件下冲击波界面效应,分别从自由水面、水底以及自由水面和水底两个界面双重作用条件下归纳了冲击波线性反射和非线性反射理论、实验等研究进展。总结了浅水区混凝土障碍、舰船毁伤方式,分析了由于界面作用以及装药、起爆方式等的差异而导致冲击波在近场的非均匀分布性,采用爆炸能量调控改变在特定方位能量输出,从而提升浅水爆炸毁伤效应的可行性。指出浅水爆炸理论发展仍未完善,浅水爆炸近场能量结构控制、混凝土目标动态响应和毁伤效应,界面反射冲击波与气泡相互作用是重点研究方向。附

为了寻求新型高氮含能材料,以2,3-二氨基-2-丁烯二腈(DAMN)为原料,经过氧化缩合、叠氮反应两步法合成了2,3,5,6-四(1H-四唑-5-基)吡嗪(H₄TTP); 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振、质谱、元素分析对H₄TTP进行了表征。在原工艺基础上,以添加稳定剂四丁基溴化铵(TBAB)、改变最终酸度值的方法对原工艺进行改进,在单因素试验基础上,以H₄TTP的得率为响应值,用响应面法优化其反应条件,研究了反应温度、反应时间、吡嗪四腈(TCP)与叠氮化钠(NaN₃)的摩尔比3个因素对叠氮反应的影响,建立了H₄TTP的得率与3个相关因素的回归方程,所得模型的R²值为0.9992,证明该回归方程高度拟合。结果表明,叠氮反应较佳工艺条件为:以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,TBAB为稳定剂,2,3,5,6-吡嗪四腈(TCP)与叠氮化钠的摩尔比为1:4.4,反应温度124℃,反应时间42h、搅拌速率400r/min,H₄TTP的得率为89.73%,与模型预测值90.61%基本相符,进一步验证了所选模型的合理性。与原工艺相比,工艺优化后的目标产物H₄TTP得率提高7%左右。

为深入了解铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)材料的预点火反应,采用超声混合法制备了Al₂O₃/PTFE复合材料,对其微观形貌、晶相和特征官能团等进行了表征,分析了材料的热化学反应性能及影响因素。结果表明,Al₂O₃能延迟PTFE熔化的起始温度; Al₂O₃和PTFE的粒径越小,Al₂O₃/PTFE材料越容易发生反应,放热量越大; 小粒径的Al₂O₃能延迟AlF₃生成反应的起始温度,提前AlF₃晶型转变的起始温度,从而提高反应的集中放热量,Al₂O₃(50nm)与PTFE(1μm)反应程度最高; α-Al₂O₃/PTFE的热化学反应性能优于γ-Al₂O₃/PTFE和无定形Al₂O₃/PTFE; Al₂O₃/PTFE的热化学反应具有典型动力学特征,反应主放热峰的峰值温度随升温速率增大而升高; 计算得到Al₂O₃/PTFE主反应的表观活化能为45.0kJ/mol。

为降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的机械感度,提高其综合性能,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)为改性剂对CL-20改性,以氧化石墨烯(GO)为包覆材料,利用静电自组装方法对改性CL-20炸药进行表面包覆,制备得到CL-20@GO核壳复合材料; 采用水接触角测试、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对样品进行形貌表征; 利用差示扫描量热仪(DSC)测试其热性能,并测试了其机械感度。结果表明,经质量分数5%的APS溶液改性的CL-20成功引入氨基基团,亲水性效果最佳; GO层包覆改性CL-20完整,致密性强; 与原料CL-20相比,CL-20@GO核壳复合材料的活化能提高了63.0kJ/mol,撞击感度(H₅₀)由13.0cm提升至23.5cm,摩擦感度由100%降至24%,表明采用静电自组装的GO涂层可以明显降低CL-20的感度。

采用实验与数值模拟相结合的方法,研究了不同长径比的柱形装药在固支方板下爆炸气泡动力学行为; 对质量2.5g、长径比分别为1:1和2:1的TNT炸药进行了水中固支方板下的爆炸实验,利用高速摄影记录爆炸气泡演化图像; 使用ABAQUS软件对长径比为5:1、10:1、20:1的柱形装药,在竖直与水平设置条件下的水下爆炸气泡演化过程进行了数值模拟。结果表明,炸药长径比为1:1和2:1时,爆炸气泡演化现象无明显差别。当药柱竖直放置时,由于炸药长径比不同导致的爆炸气泡初始形态差异,会在气泡演化过程中迅速消弭; 但长径比与起爆位置都对射流速度有不同程度的影响; 当药柱水平放置时,起爆点位置会影响气泡的对称性和水射流形态; 药柱端部起爆时,气泡膨胀过程的形态略微不对称,水射流向起爆点方向偏移; 炸药长径比越大爆炸水射流在气泡内部越宽,并且水射流的载荷越小; 药柱中心起爆时,爆炸气泡产生竖直向上的水射流,不发生偏移。

为了探究负压条件对T2/Q235爆炸焊接复合板界面的影响,选用硅藻土敏化的低爆速粉状乳化炸药作为焊接专用药,T2为覆板,Q235为基板分别在100、60、20kPa环境压力下进行爆炸焊接试验; 采用金相分析等方法研究了复合界面的形貌特征和元素组分,采用数值模拟进一步揭示了负压爆炸焊接机理。结果表明,负压条件会增大粉状乳化炸药的装药密度,但爆速变化不大,20kPa条件下猛度比常压条件下提高8.4%; 随着环境压力的降低,复合板界面波高和波长逐渐增大,20kPa条件下波高比常压下增加了49%,波长增加了23%; 负压条件下T2/Q235结合面氧元素含量低于常压环境; 数值模拟结果表明,T2/Q235界面波随着炸药的装药密度变大而增大,与实验结果一致。在爆炸焊接时密度为0.8g/cm³(20kPa)比0.711g/cm³(常压)炸药碰撞速度提高了16.3%,碰撞压力提高了66.3%。研究表明,负压相比于常压条件提高了爆炸焊接的炸药能量利用率。

为简化起爆结构,提高引战系统可靠性,采用定向战斗部已有的周向六线起爆方式替代中心起爆,基于流体动力学理论对周向六线起爆下爆轰波的碰撞进行了理论分析,采用LS-DYNA进行了数值计算,并开展了战斗部样弹静爆试验。结果表明,相较于中心起爆,周向六线起爆条件下破片加速历程与其所在周向位置存在关联,并出现二次加速现象; 在相邻起爆点对称面附近产生马赫爆轰波,局部压力可达44.2GPa,并在战斗部中心汇聚,中心处压力可达100GPa以上; 轴向多点起爆改善了端面稀疏波的影响,破片速度得到提升,轴向破片速度一致性明显提高; 破片飞散初速数值计算与试验结果误差在8.1%以内,不同区域破片初速增益可达4.6%～9.9%。 表明周向六线起爆模式是替代定向杀伤战斗部中心起爆模式的有效途径。

为考察反应分子力场ReaxFF对高氯酸铵(AP)推进剂材料模拟的适应性,从文献中选取了两种含C/H/O/N/Cl有机反应力场,对AP系统中含Cl的典型小分子进行结构和能量扫描计算,并对AP高温裂解过程进行了反应分子动力学模拟。通过对比反应力场与量子力学计算结果发现,现有的含Cl有机反应力场在计算HCl以及部分含H、Cl元素的小分子能量时表现较好,但无法合理描述含高价Cl小分子以及含N、O元素小分子的化学键形成和断裂行为。根据力场分子动力学模拟结果的物种分析,现有的反应力场模拟获得了H₂O、O₂、NH₃、HCl等产物小分子,但未能复现ClO₂、HClO₄等高价Cl产物以及NO₂、N₂O的生成,与实验观测有显著差距。

为了阐明粒度级配对粉末燃料装填特性和流动性的影响规律,提高粉末冲压发动机工作性能,以硼基粉末燃料为对象,研究了颗粒物性和级配方式等对粉末燃料装填特性和流动性的影响,并利用粉末供给系统验证了级配粉末的流化输运性能。结果表明,大粒径颗粒间隙中填充小粒径颗粒能够提升装填密度,但却会降低其流动性; 多级级配粉末中的小粒径颗粒流动性较差时,预混装填方式的级配颗粒装填密度高于分批装填方式,反之则分批装填方式更好; 团聚造粒制备的硼基粉末燃料粒度分布均有分形分布特征,分形级配的方式也可以提高颗粒装填密度,提升幅度约15.7%,分形级配后分形维数为2.33,装填密度为0.957g/cm³,装填率为53.8%,并保持较好的流化性能。