AUTODYN温压炸药有限空间内爆炸效应研究(2)
3.4.1 网格密度的影响 11
3.4.2 状态方程的影响 13
3.4.3 有限空间结构及尺寸的影响 15
4 实验验证 18
4.1 冲击波参数测试系统 18
4.2 场地布置 20
4.3 结果讨论 21
4.3.1 冲击波传播过程及衰减规律分析 21
4.3.2 与实验结果的比较 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
1 绪论
温压炸药( thermobaric explosive, 简称TME) 是由高能炸药、氧化剂、铝粉颗粒粉末为主体，并配以粘结剂和添加剂组成的一种混合炸药[1]。温压炸药是由燃料空气炸药（FAE）发展而来的功能性炸药之一，它的主要组分包括高能炸药、高能活化剂和金属粉末可燃剂，温压炸药之所以在爆炸时能够同时具备较高的热效应和压力效应，是因为不仅有猛炸药提供冲击波能量，金属添加剂在后燃阶段的贡献同样很大。一般来说，温压炸药的能量释放时间显著高于普通炸药，超压、总冲量和正压作用时间也都相对较大[2]，因此温压炸药的爆炸毁伤威力明显高于常规的炸药。与FAE相比，温压炸药具有结构简单、能应用于天气恶劣情况等优点。因此，目前国外温压炸药已经应用于现代战争当中，国内针对温压炸药类武器的研究和应用也越来越多。
温压武器的前期毁伤主要体现在“压力”和“热”的作用，后期毁伤主要体现在高速破片和爆炸气体产物的窒息作用[3]。压力作用施加于人员的皮肤、脂肪、肌肉和骨骼等多种组织，导致人体出现挫伤、骨折等现象。热作用可以施加于人员的皮肤、肌肉等组织，表现为不同程度的烧伤[4]。它是一类优化冲击波效应和热效应的面杀伤性武器装药，特别适用于密闭或者半密闭空间内使用，如隧道、建筑物和战壕。因此，温压炸药在战场上对于有限空间内的生物有极强的杀伤作用。而冲击波在传播至壁面时，经过弯曲巷道时和遇到转角时等情况下都会造成空间压力的变化，从而影响最终的杀伤效果。因此，研究冲击波在有限空间的传播规律非常必要的。国外对温压药的研究较早，处于领先地位，我国近些年对温压炸药的研究刚刚起步并取得了一定的研究成果，但仍然存在一系列模糊的问题。
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
从20世纪60年代开始，美国和前苏联研制了多种型号的燃料空气炸药（FAE），并且成功应用于越南战争和阿富汗战争等。其中在阿富汗战争当中，美国使用了与传统FAE作用原理相似但是杀伤威力更强的一次型燃料空气炸药（又称为温压炸药），更加让人们对温压炸药的深入研究大感兴趣。
美军也从很早之前开始进行了温压武器的研究，主要产品有针对攻击洞穴和掩体目标而设计的SMAW-HIT温压战斗部，使用温压战斗部的反坦克导弹；完成了双用途的温压战斗部的试验和研制工作。
1.1.2 研究意义
温压炸药与普通炸药在作用方式上有很大的区别：温压炸药在空气中爆炸时，药剂在中心高爆装药的驱动下发生抛撒，富燃料的爆炸混合物边飞散边爆燃，利用热效应和压力效应对目标造成毁伤，由于与燃料空气炸药的爆炸较为类似，因此也被定义为第IV代燃料空气炸药。温压炸药具有高效的面杀伤性，由于可利用周围空气中的氧来参与释能反应，提高了能量利用的效率从而获得比常规凝聚炸药更高的综合破坏效应。因此，温压炸药与常规炸药相比拥有明显的能量优势。在对付建筑物和坑道等密闭和半密闭目标的时候，常规炸药会因墙壁、隔离物等受到阻拦，无法对目标进行有效地打击，而温压炸药同时拥有燃烧和爆炸双重毁伤效应，在爆炸波和冲击波的超压作用、高温场的燃烧和热作用以及高速破片作用下，利用持续的高温和窒息作用能够高效杀伤建筑物等密闭掩体内的有生力量[5][6]。此外，温压炸药爆炸产生的持续高温环境还可使敌方存有的生物药剂受到严重破坏。温压炸药能够适应现代反恐战争的需求，因而逐渐成为国内外学者研究的热点。但是他们主要是采用试验的手段研究温压炸药在有限空间内的能量输出特性。