LabVIEW虚拟仪器的爆炸温度场测试系统设计(2)
4.9 功能按键模块 28
5 测试实验及结果分析 29
5.1 测试实验 29
5.2 结果分析 29
结 论 31
致 谢 32
参考文献33
附录A 34
1 引言
1.1 课题研究的背景及意义
近年来，因为具备爆炸范围广、破坏力强等传统弹药无法比拟的优点，温压弹正越来越受到各军事强国的普遍关注。温压弹是一种依靠冲击波和高温来制造杀伤的非理想炸药，它的基本工作原理是基于燃料空气爆炸理论，即使燃料气体和空气充分混合，然后引爆产生爆轰。温压弹中的固体炸药往往以固体云的形式散开，而由于这些微小颗粒的爆炸作用很强，因此温压弹的破坏效果比传统炸药要强很多，并且毁伤面积非常大[12]。在产生超高温和强冲击波的同时，温压弹还能迅速耗尽空气中的氧气，对打击有限空间内的有生力量特别有效。2001年美军在阿富汗战场上使用了这种新型武器，主要用来打击藏于山洞和地道中的恐怖分子。
与传统燃料空气弹的二次起爆方式不同，温压弹采用一次起爆方式，炸药通常是纯固体或液固混合物。它的释能反应一般由以下三部分组成：
1.最初的无氧爆炸反应，主要反应发生在分子化合物内，无需外来空气的参与，持续时间小于1ns。
2.爆炸后的无氧燃烧反应，主要是化学炸药的爆炸产物 、 和 在高温高压条件下与可燃剂的二次反应，没有外来空气参加反应，持续时间为几十至几百微秒。
3.爆炸后的有氧燃烧反应，主要是爆炸后产生的可燃物或碎片，如C、H、CO、AL等与空气中的氧气快速燃烧反应，持续时间可达数百毫秒。
以上反应步骤决定了温压弹的基本性能：最初的无氧爆炸反应与爆炸后的无氧燃烧反应产生高压冲击波；而爆炸后的有氧燃烧反应释放出大量热量，产生热毁伤，同时对冲击波有一定加强作用。由温压弹的作用原理可知热毁伤和冲击波毁伤是它的两种主要破坏作用[19]。
虽然温压弹的爆炸过程中会产生大量热辐射，但在目前对温压弹药毁伤的研究领域中，对热毁伤作用的研究较少，而对破片和冲击波毁伤作用的研究则相对较多。其原因有二：一是爆炸过程中会产生高温和强冲击波，测试环境十分恶劣，对测量装置的稳定性和抗干扰能力要求很高；二是爆炸火球的温度会在很短时间内迅速升至很高的温度，测试时间极短，传统的温度传感器很难满足其对响应时间的要求[1]。因此，测量爆炸温度场具有一定的难度。
炸药的爆炸温度是指爆炸时所产生的热量将爆炸产物加热到的最高温度，它对评估炸药的性能具有重要意义。在炸药爆炸的过程中,温度的变化往往是十分剧烈的，很难对其进行精确的测量。在早期的爆炸温度测量中，由于爆炸的瞬间破坏性很强，且缺乏有效的实验设备，所以只能通过对爆轰产物比热容的测量来间接推算出爆炸温度的值,但此方法只能估算爆炸温度的大致范围。此外因为缺乏有效的爆炸温度数据,只能依靠动力学参量如爆压、爆速来估算爆炸产物的状态方程,而这种估计容易产生很大偏差。因此,精确地测量爆炸温度,不仅对研究爆炸场的温度分布规律具有极其重要的意义，而且对分析炸药的性能也是十分必要的[2][13]。
考虑到对爆炸温度场测量的需求和爆炸温度场测试环境恶劣、测试时间短等特点，本课题拟开展基于虚拟仪器的爆炸温度场测试方法的研究，以分析爆炸场温度分布规律，为弹药的性能测试提供有效手段。