第四章 冲 击 波 起 爆

以《爆炸理论》中活塞压力突变扰动模型为例引入冲击波概念。 冲击波起爆属热爆炸机理（化学爆炸） 隔板起爆器（金属板）殉爆 （中间存在空间介质）

第一节 均相炸药冲击波起爆

介绍起爆特性测试装置。 雷管是点起爆源，产生的冲击波是球面波。

平面波发生器有两种：1)组合装药；2)加惰性块。

组合装药

加惰性块

爆轰成长过程测定：硝基甲烷 NM，冲击波推动炸药上移，炸药密度变大（能量密度加大） 产生，到 A 点炸药未受冲击波压缩时，炸药已开始爆轰，因而密度未增加，其爆速 D < 超D

特点 : 1)从冲击波到爆轰波的过渡是突然发

生的 , 两波轨迹线在分界点呈折线状； 2)在界面上的一层炸药受冲击波作用

后 , 需经过一段时间延时再同时起爆； 3)出现超速爆轰现象。 延滞期 : H.W.Hubard 提出冲击波起爆延滞

期公式 :

f

N fdfQEfZ0

1 )/exp()1(0

Z——频率因子， N——反应级数，

（反应产物温度）

—比热能—0E

Q——反应热 REC Av / ——AE 活化能

10

1120

1 )/)(/(exp)/()/()/( VAAvv CERERECQCEZ化简

‖

‖ ‖

0T fT AT（经初始冲击波压缩后的药温） （活化温度）

进一步简化： )exp()()( 0112

01 TTTTTZ AAf

0

0

0

)2(T

dT

T

Td A

赫巴方程：

0

07.21T

dTd

对 NM讲： T

DuDD p 0

超速爆轰速度

而产生的爆速增量 D

其中， D0—— 正常爆轰速度 up——质点速度

—速度密度系数—其中：kkuDD p ),( 00

对 NM（硝基甲苯） D pu smm 0=6.30+ + 3.20

由质量守衡定律： pss uuu 0 （ ——冲击波影响部分炸药质量） su

代入 D 公式，则

00 ps

pp uu

ukuDD

第二节 非冲击相炸药冲击起爆 非均相特点： 1 ）界面多→冲击波有折射，反射发生； 2 ）多相→化学反应不可能同一。 热点随温度位置的不同，产生不同热点，不产生在同一界面上，因而上下左右前后有许多热点，属多点起爆机理。起爆深度的炸药在爆轰波前而消耗掉了。

区别 均相 非均相

1 ） 跃变（冲击→爆轰） 渐变D D2） (10%) 无

3 ） 炸药反应在界面薄层同时发生 热分散，先后，多点

4 ） 热化学参数 Q 、 E 起主要作用 微观结构（均匀性等）起主要作用

5 ） 冲击波不导电（不反应）在延滞期前 延滞期内导电（化学反应）

6 ） T 、 P↑爆炸发生（起决定作用） T 、 P 不起作用，决定微观结构

第三节 冲击波起爆临界能量 统计数学观点，如 50%爆炸能量表示临界能量：

2kpE 其中 k——和炸药有关的常数；

两边取对数得： kEp lnlnlnln2

对数关系为线性p

飞片动能）(2

1 2fmvE

飞片面积厚度）(fff dAm

炸药内部及飞片内部存在冲击阻抗，设：

质点）飞片） (2( pf uv

)()2(2

1 2 关飞片动能与质点速度有pfff udAE 则

设飞片面积为 1 ，时间亦为 1

)(11 冲量ppAP 则 （ P—压力； A—面积 = 力； —时间）

pp DupuD

质量

体积

位移

11 （ P—飞片产生的冲击波压力）

D

pu p

（ D—冲击波阻抗）

2)2

(2

1

D

pdAE fff

D

d f2则

2PD

A f

),1

2

1(

2

ttfff DD

DdAE 阻抗相等认为飞片阻抗与炸药波

)(1 2 为常数其中临界应用实际发现通常炸药 nppDA

E n

f

np = 常数，该式受下列因素影响：

1 ）炸药种类；

2 ）飞片速度（ >3.0GPa）临界值

CE3 ）炸药密度 ， （临界能量），原因：

气泡少传热加速 EC↑（需能量）

4) (飞片厚 )↑，条件： fd 后，炸药已起爆s 5.2

第四节 起爆深度起爆过程： 冲击波增大， 趋于 D ， Δt→0, d→0即 强冲击波起爆开始以正常爆速进行爆轰。 起爆深度 影响因素

SU

dX

1 ）起爆冲击压力 P

Ln = + lnP (直线关系 )

dX

dX dX

dX

dX 1K 2K

装药密度和炸药粒度ρ增大 增大 晶体粒度增大， 增大起爆深度 与起爆延滞期对应关系 增大 Δt 增大

炸药的 DDT（ Deflagration to Detonation Transition）有关爆轰转变及炸药爆轰基础理论研究 属流体力学中的二相流。 第一段 平行层燃烧第二段 对流燃烧 也有分成 I 阶段 DST

第三段 稳定对流燃烧第四段 低速爆轰 Ⅱ阶段 阶段是 SDT

第五段 高速爆轰

III

燃烧转爆轰过程 激发能量→燃烧加速→压缩波→压力叠加→冲击波→爆轰 DDT =DST + SDT 燃烧转爆轰 燃烧转冲击波 冲击波转爆轰

影响 DDT过程因素1 ）炸药本身

PbN6<PETN<TNT<工业炸药

（由易到难）2 ）密度

现实意义就是开展无起爆药雷管研究① 选较敏感的猛炸药（ 662炸药、 PETN、 RDX ）② 粒度小，比表面积大（多点起爆机理），细度大③ 装药密度小，易湍流燃烧转爆轰，密度与粒 度构成透气度（孔隙率）有最佳范围④ DDT段壳体约束强度高

冲击波引爆深度计算

LA―7425 炸药看成粘流体一相燃烧，另一相冲击波（两相流）冲击波起爆的临界面积（侧向稀疏波侵入）

复习思考题 1.试比较均相与非均相炸药起爆机理的异同。 2.影响炸药冲击波起爆的因素有哪些？这些因素各在起爆过程中如何作用？

3.炸药冲击波起爆时起爆深度的物理意义是什么？ 4.均相与非均相炸药冲击波起爆延滞期有什么不同？并说明它们的影响因素？

5.冲击波起爆中起爆深度和起爆延滞期有什么关系？