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中文摘要
本文以CL-20（六硝基六氮杂异伍兹烷）基格尼能量铝化炸药为研究对象，通过实验调查了不同铝化炸药配方在爆轰波传播方向上驱动金属飞片的能力。研究结果表明，含43微米铝粉颗粒的配方（铝粉颗粒的粒径范围为2∼43微米）在爆轰波传播方向上的性能最佳。相较于含13微米铝粉的配方，含2微米铝粉的配方在早期阶段加速金属飞片的性能更好，但在后期性能较差。含25%铝的CL-20基炸药性能远不如含15%铝的炸药。根据提出的准等熵假设、相关等熵理论以及爆轰参数与熵和铝反应度之间的函数关系，对铝化炸药驱动飞片的特征线进行了理论研究，建立了准等熵理论模型，并开发了飞片速度、铝反应度以及爆轰产物参数随时间和轴向位置变化的计算方法。通过CL-20基含铝炸药驱动飞片的实验结果，验证了建立的理论模型。结果发现，该模型能够准确计算飞片速度和铝反应度随时间的变化。此外，还确定了包括爆轰产物压力和温度在内的物理参数随时间和轴向位置的变化情况。由于铝粉与爆炸物之间的后效反应，铝化炸药爆炸后正压的作用时间延长，温度的下降趋势减缓，甚至逆转为轻微上升。
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原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.dt.2023.05.004
主要结论
本文设计了爆炸轴向驱动金属飞片的实验，分析了铝粉粒径和含量对CL-20基含铝炸药配方在爆轰波传播方向上驱动性能的影响。实验结果得到了不同CL-20基含铝炸药配方的铝粉在爆轰后的反应规律，并给出了含铝炸药配方的能量输出结构。基于含铝炸药驱动飞片的特征线理论，考虑到铝粉在爆轰产物驱动过程中的反应特性，结合理想炸药的等熵理论和铝粉的非等熵后效应反应，研究了铝反应对爆轰后效应阶段飞片运动规律的影响，探索了爆轰产物参数与熵和铝反应度之间的函数关系，并建立了含铝炸药驱动飞片的准等熵理论模型。与其他传统模型相比，铝化炸药驱动飞片准等熵理论模型能够关联金属飞片的运动规律和铝粉的反应特性，并构建了爆轰产物的物理参数（如密度、压力和温度）随时间和空间位置的变化规律。
（1）研究了不同CL-20基含铝炸药配方在爆轰波传播方向上驱动金属飞片的加速性能。研究发现，含43微米铝粉颗粒的配方在加速效果上明显优于含2和13微米铝粉的配方，同时，含2微米铝粉颗粒的配方整体上略优于含13微米铝粉的配方。此外，含25%铝的配方在爆轰波传播方向上的驱动性能较含15%铝的配方差。根据飞片实验结果，获得了铝反应度随时间的变化规律。具体来说，含15% 43微米铝粉颗粒的配方保持了最高的铝反应度；含15% 2微米铝粉颗粒的配方在引爆后0∼5.74微秒期间的铝反应度大于含15% 13微米铝粉颗粒的配方，但在此之后，其铝反应度逐渐被后者超越；相较于含15%铝的配方，含25%铝的配方显示出较低的铝反应度。
（2）基于准等熵假设、特征线原理和等熵理论，构建了含铝炸药驱动飞片的准等熵理论模型。通过将铝反应和膨胀驱动分开处理，该模型形成了“二阶段”准等熵假设，并将铝反应前后的非等熵指数关系与等熵膨胀过程中的等熵理论相结合。这种方法揭示了含铝炸药爆轰产物在轴向驱动飞片时的作用机制，并确定了飞片速度和铝反应度随时间的变化规律。此外，本文还研究了在加速飞片过程中，爆轰产物的物理参数随时间和轴向位置的变化情况（如声速、粒子速度、密度、压力和温度）。
（3）通过四种CL-20基含铝炸药配方的飞片实验结果，对建立的准等熵理论模型的准确性和自洽性进行了验证。同时，利用该模型计算了不同的CL-20基含铝炸药配方在驱动飞片过程中，不同初始位置爆轰产物的压力和温度随时间的变化情况。研究发现，铝粉与爆轰产物反应释放的能量延长了爆轰后的正压作用时间，减缓了温度下降的趋势，甚至逆转了下降趋势，使之略微上升。与位于中间的爆轰产物相比，紧贴飞片内壁的爆轰产物的压力和温度下降较快，然后随着铝反应的进行趋于恒定值。添加铝粉可以延长炸药的压强作用和热效应，从而显著改善炸药的爆轰后效应。
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编辑：陈微，曹文丽
审核：田丽
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简介
《Defence Technology》是由中国兵工学会主办的科技类综合性学术期刊，目前已被SCI、EI、Scopus、中国科技核心期刊数据库、中国引文数据库核心版和瑞典开放获取指南等多家数据库收录，期刊主要发表基础理论、应用科学和工程技术领域高水平原创性学术论文，包括理论研究、数值模拟和实验研究类文章。
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