文献综述
1、绪论
不敏感弹药技术最早致力于发展的是美国海军，由于海军舰艇空间有限并存贮了大量危险的燃料与弹药，舰艇是所有船员的生成依靠，因此海军积极推动不敏感弹药技术研究，并开展大量实验研究。1957年，海军开始对推进剂的安全性进行评估并进行了不敏感测试，发明了一些低敏感性的常规炸药。由此海军开始改进弹药配方，研究出了一系列的钝感炸药，随之不敏感试验得到快速发展，如破片、殉爆、烤燃等考核项目。在这长期的研究与发展中，沉淀了许多的研究方法和大量的技术安全标准来对弹药进行安全评估。而国内的发展相较于国外，明显是后来者。我国最早在20世纪70年代末提出不敏感弹药的概念。研究方法、实验及安全技术标准相对于发达国家仍然落后。通过分析国外发展历程及研究趋势，国内研究人员积极的发展不敏感弹药技术，全面系统地展开研究工作，为全面了解含能材料的安全性提供参考。近年来，国内研究人员在烤燃试验方面做了大量的研究工作。通过设计烤燃装置，研究炸药在烤燃过程中的响应规律、响应机理、影响烤燃响应剧烈程度的因素以及完善试验方法等方面取得了较多有价值的成果[1]。烤燃试验逐渐成为不敏感试验必须考核的项目之一，它可以定性的描述含能材料在受到意外热刺激时点火的剧烈程度，并与软件模拟相结合，进一步详细分析点火规律。所以在研究本课题时，结合试验与模拟各自的优点，进行综合分析[2]。
2、烤燃实验
陈朗、马欣[3]等人采用的炸药为：TATB/HMX，采用的装置是与热点火实验装置相似的多点温度测量装置。采用上下两个陶瓷加热套对烤燃弹加热。由控温仪控制加热套的升温速率，热电偶的电信号通过导线传输到记录仪，记录炸药内部各点温度变化。实验中分别采用 9.1 K/min,5.0 K/min,1.1 K/min,0.8 K/min 和 0. 5 K/min 5 种加热速率，加热炸药直至发生剧烈反应。本实验中通过控温仪和多点测温，准确记录了炸药从外沿到炸药中心不同位置的温度变化历程，并观测到HMX 晶型转变吸热引起的温度细微变化。高峰，智小琦[4]等人利用自行设计的烤燃试验装置，在１℃/min的升温速率下对RDX基高能炸药进行了慢速烤燃试验。研究了3种物理界面（空气、T-09耐烧蚀隔热涂料和GPS-2硅橡胶涂料）对炸药慢速烤燃特性的影响。主要采用计算机、温控设备、炸药制成的烤燃弹和测温热电偶等仪器，以相同的方式加热空气、T-09耐烧蚀隔热涂料和GPS-2硅橡胶涂料这三钟物理界面，从而得到，物理界面是影响炸药慢速烤燃响应特性的重要因素。相同条件下，物理界面为空气时，能增加烤燃弹的烤燃响应温度、响应时间以及烤燃响应的剧烈性；物理界面为惰性材料时，能增加烤燃弹的 烤燃响应温度、响应时间，降低烤燃弹烤燃响应的剧烈性；而且炸药烤燃的响应温度，响应时间与物理界面的厚度有关，并在一定范围内有一个最大值。这项研究表明，在炸药外面可以增设一层惰性物理界面，可以提高炸药运输和贮藏过程中的安全性。王洪伟[5]等人采用RDX基高能炸药（配方质量比为RDX/添加剂=955/,药柱尺寸为Phi;19 mmtimes;38 mm,装药密度1.64 g·cm－3）制成的烤燃弹，以恒定的升温速率进行升温，研究了在限定条件下烤燃弹起爆的临界温度与升温速率的关系，通过横向比较，得到烤燃弹在匀速升195℃后恒温至点火时，破片数量更多，平均质量更小；炸药置于恒定高温环境中比慢速加热更危险，其发生反应的环境温度更低，响应更剧烈。曾稼[6]等人采用DNAN（2,4-二硝基茴香醚，质量配方为31.6%的DNAN、25%的Al、41%的RDX和2.4%的添加剂，药柱尺寸为Phi;30mmtimes;60mm，药柱密度为 1.80g/cmsup3;）制成的烤燃弹，通过温控仪和测温的热电偶自动采样和控制，对该炸药在3.3K/h、1K/min、2K/min三种升温速率下进行了烤燃试验,并利用自行设计的SFO计算机软件实时采集烤燃实验过程中温度---时间历程曲线。通过实验结果可以发现，升温速率为1K/min和2K/min时，炸药的响应结果都为燃烧；升温速率为3.3K/h，炸药的响应结果为爆炸。这表明，弹药置于缓慢升温条件下比置于快速升温下更加危险。Ho[7]等对固体推进剂开展了不同加热速率下的小型烤燃弹试验。该试验不仅测量了药柱内部温度，还测量了壳体内的气体压力，通过观察反应后壳体的破裂情况可知，加热速率越慢，壳体被破坏程度越大，表面炸药反应的越剧烈。Alexander[8]在小型烤燃弹试验装置基础上，设计出可变约束的烤燃装置（简称VCCT试验），通过改变炸药壳体厚度，研究炸药在不同约束强度下的热反应状态。
从上述文献中可以看出，升温速率对炸药烤燃有较大影响，尤其是慢速升温下，由于炸药内部的温度梯度均匀，从而导致炸药点火更加剧烈，造成更加严重的后果。这与文献[9]中的结论差不多相一致。
3、软件数值模
张晓立，洪滔[10]等人通过建立烤燃弹（固黑铝炸药柱和钢壳两部分组成。装药结构为长300ｍ、直径120m的圆柱形装药，炸药外侧３ｍｍ 厚的钢壳）的数值计算模型，利用LS-DYNA3D有限元程序中的热力耦合分析功能对烤燃弹在不同升温速率下的内部传热及炸药和壳体热膨胀的准静态过程进行了数值模拟，得到了炸药的点火时间、温度、点火位置以及炸药点火前壳体及炸药热膨胀的幅度、烤燃弹中的压力分布、等效应力及等效应变云图。在数值模拟中，分别以1 K/min，3K/min，10K/min的升温速率对烤燃弹进行加热，实验得出，升温速率对点火时间及点火时的壳体温度影响较大。随着升温速率的增大，药的点火时间缩短，点火时壳体温度逐渐升高，炸药的径向位移越来越小，升温速率对炸药的点火温度影响不大。向梅，饶国宁[11]等利用有限元程序LS-DYNA3D对不同结构的复合药柱在烤燃过程中的热响应情况进行了数值模拟，分别以3K/min，5K/min，10K/min 的升温速率对炸药进行加热，结果表明：升温速率和装药结构的不同对复合药柱的点火时间和位置有较大影响，随着升温速率的增大，点火时间变短，点火位置由药柱的中心处逐渐移至药柱的两端边缘，升温速率较小时，复合药柱的热安定性取决于内部高能炸药的特性，升温速率较大时，复合药柱的热安定性与单一钝感药柱性能近似。因此，只有在较大的升温速率下，钝感炸药内部嵌入高能炸药才能既提高整体药柱的威力，又保证其具有较好的热安定性[12]。Tarver和Tran[13]使用多步分解反应动力学模型，计算HMX一维热爆炸，分析了吸热和放热粘结剂的分解反应对炸药点火时间的影响。Perry[14]建立了考虑HMX相变的多步可逆反应动力学模型，对PBX9501炸药慢速烤燃和摩擦点火过程进行数值模拟计算。炸药烤燃过程中，对炸药点火后的燃烧和爆炸反应也相当关注。
综上所述，国内主要通过设计试验方法，研究主体炸药、环境温度、加热速率、装药尺寸以及装药密度等对烤燃试验的影响。炸药响应后，通过壳体的破片大小及变形、壳体内残药以及残留物等方法，定性的判断炸药烤燃响应的剧烈程度。炸药在不同升温速率下进行烤燃时会产生不同程度的燃烧或者爆炸，通过烤燃实验和数值模拟分析其反应规律。
学位论文工作进度安排
