高能固体推进剂燃烧转爆轰（DDT）研究综述

DNTF基炸药燃烧转爆轰影响因素实验研究255文章编号：1006-9941 (2018)03-0255-05DNTF基炸药燃烧转爆轰影响因素实验研究冯晓军，田轩，赵娟，冯博(西安近代化学研究所，陕西西安710065)摘要：为了研究二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF)基混合炸药燃烧到爆轰转变（DDT)过程的有效调控技术，采用同轴电离探针测 量技术研究了点火药量、D D T管壁厚约束、成型方式等对DNTF基混合炸药D D T性能的影响，从D D T管破裂状态、D D T过程不同 位置处波阵面速度、诱导爆轰距离等变化对实验结果进行了分析。

结果表明，D D T管壁厚约束对DNTF基混合炸药D D T的诱导 爆轰距离没有明显影响，都在375 m m左右，但壁厚减小会使爆燃’，达到爆轰的初始速度减小到551 5 m • s^1;点火药量增加对DNTF基混合炸药D D T烈性没有明显影响，但会减小初始燃烧 和诱导爆轰距离；压制成型试样D D T的燃烧持续时间、爆燃 及诱导爆轰距离均大 成型试样，但烈性没有 。

关键词：二硝基呋咱基氧化呋咱（D N T F);燃烧转爆轰（D D T);波阵面速度；诱导爆轰距离；电离探针中图分类号：T55; 0389 文献标志码：A DOI：10.11 943/j.iss n.1 006-9941.201 8.03.0091引言燃烧转爆轰（D D T)是各类含能材料，尤其是火炸 药燃烧 的，涉及 的物理和化变化过程，影响因素 有 的性。

尽管国在 了的研究，但直到 ，人们对含能 燃烧转爆轰的影响因素、反应及调控技术 和 。

燃烧转爆轰性能是火炸药 性 和用及 的，因火炸药 〖重点研究的方向。

M cAfee[1]研究了 波作用 粒状奥克托今（H M X)炸药的D D T过程，认为 粒状H M X炸药D D T过程可分为低压压缩波、燃烧 波、冲击波和爆轰四个阶段。

Leuret等[2]对压装HMX 基高密度（密度为1823g•cmT3)炸药用长度为1000m m的D D T管实验，结果表明压装高密度炸药的D D T过程具有几率性，且诱导爆轰距离变化较大。

几种典型固体推进剂的燃烧转爆轰实验研究秦能;廖林泉;金朋刚;胥会祥;李军强;范红杰【摘要】为探索影响固体推进剂发生燃烧转爆轰的因素,对4种典型固体推进剂样品进行了实验研究.通过选用不同壁厚的样品管及改变样品的装填形式,实现了燃烧转爆轰.利用电离探针对试样稳定爆轰时的爆速进行了测试.结果表明,含RDX、NG 高敏感度含能材料的颗粒状CMDB推进剂及药柱内部含有大量气孔的NEPE推进剂发生燃烧转爆轰.推进剂的配方、装药形式、外界约束条件是影响推进剂发生燃烧转爆轰的主要因素.证明了推进剂在特定条件下可以发生燃烧转爆轰.【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2010(033)004【总页数】4页(P86-89)【关键词】物理化学;CMDB 推进剂;HTPB 推进剂;NEPE 推进剂;燃烧转爆轰;危险性分级【作者】秦能;廖林泉;金朋刚;胥会祥;李军强;范红杰【作者单位】西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55;V512引言高能固体推进剂中含有大量高能炸药,高能炸药本身具有较高的机械感度和冲击波感度,因此,如何保证高能固体推进剂在研究、制造、实验、运输、装卸、贮存、保管及处理过程中的安全性,是人们非常关注的问题[1-2]。

改性双基推进剂的危险性主要表现在其爆轰危险性[3]。

为了安全使用危险等级较高的改性双基推进剂,应制定详细的安全操作规程,同时开展有关推进剂危险评估技术的研究,从而确定推进剂危险的临界参数和危险效应。

联合国规定的爆炸品危险等级分级程序是目前国际上广泛采用的程序[4],对于火药(固体推进剂),雷管感度实验、燃烧转爆轰实验和标准隔板实验是联合国规程推荐的实验,在固体推进剂分级实验中必不可少。

可燃气体爆燃转爆轰过程的机理探索姜宗林，滕宏辉，王春（中国科学院力学研究所，中国科学院力学高温气体动力学重点实验室，北京，100080）摘要：本文讨论了可燃气体起爆的两个重要现象：即热点爆炸和反应带加速。

研究表明它们是爆燃转爆轰过程中的两种基本流体物理化学过程，都依赖于气体动力学非线性波传播和化学反应不稳定性的相互作用。

在化学反应过程中，当可燃气体达到某一临界状态时对温度扰动非常敏感，微弱的温度扰动可以导致化学反应突然加剧，相应的放热膨胀会产生系列压缩波，并以当地声速向周围传播。

当压缩波穿过反应与未反应气体面时，由于剧烈的温度变化导致的当地声速突然下降，造成压力波汇聚、形成压力脉冲。

压力脉冲可以进一步提高反应界面附加气体热力学状态，而温度的提高又诱导了更剧烈的化学反应。

这样一种正反馈机制强化了激波和化学反应，支持了热点爆炸和反应带加速。

一般来讲，热点形成于一个球形区域，相应热点爆炸可以产生过驱爆轰，然后经由一个准稳态过程发展成为稳定爆轰。

反应带是较窄的带状区域，参加反应的可燃气体相对较少，反应带加速到稳定爆轰是一个渐进过程，没有明显的过驱现象。

反应带加速和稳定爆轰的反应区相比，前者存在着明显的反应诱导期，具有更多的反应气体和更高的放热速率。

而后者则在三波点碰撞的支撑下围绕CJ爆轰状态作周期性的变化。

1 引言自然界存在着两种可燃气体燃烧现象：一种是层流燃烧（Laminar Deflagration），相对于未燃气体的传播速度为每秒数米的量级，在无限空间里燃烧产生的超压是微弱的。

一种是爆轰（Detonation），传播速度为每秒数千米，燃烧过程伴有强烈的压力升高。

层流燃烧依赖于分子扩散和热传导速率；爆轰传播依赖于前导激波的绝热压缩和自燃气体化学能的支撑。

这两种燃烧现象广泛存在于自然界和各种工程实际中，可以迅速地由一种模式转变为另一种, 即火焰加速和熄爆。

层流燃烧和爆轰依赖于完全不同的物理化学机制，以有两、三个量级差别的速度传播，那么这种转变是怎样实现的？特别是对于爆燃转爆轰，是什么样的物理机制支撑了这种转变？这一直是爆轰物理研究的难题。

推进技术本文2006-03-08收到,作者分别系北京理工大学材料科学与工程研究学院高级工程师、教授高燃速推进剂研制现状分析冉秀伦 杨荣杰摘 要 对高燃速固体推进剂研制采用的技术途径进行了分析,归纳出了六类提高推进剂燃速的方法,包括燃烧催化剂法、增加热传导法、采用纳米微粉或超细固体粒子法、新型含能材料法、金属粉/氧化剂复合粒子法和基于对流燃烧机理的方法。

找出了在高燃速推进剂达到的燃速水平、提高燃速所采用的技术途径方面存在的差距,指出基于对流燃烧机理的快燃物方法具有对推进剂配方能量影响小、燃速提高幅度大、适应性广等优点,具有广阔的应用前景。

关键词 高燃速推进剂 燃烧速度 燃速调节剂 对流燃烧快燃物引 言固体推进剂总的发展趋势是进一步提高能量、扩大燃速可调范围、钝感和少烟或无烟化。

高燃速推进剂可使固体火箭发动机在短时间内产生较大的推力,能满足反坦克导弹、防空导弹、机载导弹、拦截导弹和高速动能弹等对推进剂燃烧性能的要求。

另外,高燃速或超高燃速推进剂还可实现火箭发动机的端面燃烧装药,增加装填系数,可增大装药量和减轻发动机的消极质量,使减少多级发动机的结构部件、取消级间段的整体发动机结构方案成为可能,以改善推进系统的性能,增加射程。

据文献[1]、[2]报道,如果一枚三级的固体洲际导弹采用整体级方案,则比传统的结构方案有以下优点:在容积受限制的条件下,当有效载荷一定时,整体级能提高射程28.4%;当射程一定时,有效载荷能增加33%。

1 提高固体推进剂燃速的方法文献报道了很多提高固体推进剂燃速的研究成果,归纳起来包括:燃烧催化剂法、增加热传导法、采用纳米微粉或超细固体粒子法、新型含能材料法、金属粉/氧化剂复合粒子法、基于对流燃烧机理的方法等。

1.1 燃烧催化剂法添加燃烧催化剂是提高固体推进剂燃速最常用、简便的方法,对于RDX (HMX )-C MDB 推进剂与DB 推进剂而言,目前最常用和最有效的仍是铅-铜-碳黑三元复合催化体系,该催化体系使推进剂燃速约达42mm /s ,而对于型号用微烟或少烟硝胺改性双基推进剂,在10M Pa 下的燃速一般很难超过30mm /s [3]。

气相ddt中过爆轰现象产生条件的实验研究
一氧化碳-氩-点火器系统（CO-Ne-discharge ）点火系统是目前最常用的空气动力点
火系统，用来点火燃料燃烧室中的气体。

然而，在点火过程中，由于空气动力生成的力量
过大，导致时有少量燃料和空气以高速度突然爆破，这就是爆轰现象。

因此，了解空气动
力点火中爆轰现象产生条件是提高燃烧效果，减少能源损耗和提高航空发动机性能的重要
问题。

针对此类问题，学者们通过实验探究了爆轰现象的发生条件，并从温度、气体流量以
及加速度等多个方面提出了意见。

首先，空气动力点火器的点火温度是一个重要的因素，
当点火温度超过一定的高温时，过热的气体以较高的速度流向燃烧室，释放的热量使得火
花区及相邻的空气的压强及温度激增，等变性时速度会突然急剧变慢，这就是爆轰现象的
发生条件之一。

其它的发生条件还有，气体流量和加速度要处于一定范围，气体流量高于
燃烧室跳转体积所允许的上限，加速度过大会导致火花区压力极大地增加，从而产生爆轰
现象。

为了解ddt空气动力点火系统中爆轰现象的产生条件，学者专门进行了一系列实验研究。

其中，实验参数包括气体温度、气体流量、加速度以及内部参数六项，即火花区压力、气体含氧量及气体湿度等。

经过试验，爆轰现象产生的主要条件是气体流量大于燃烧室跳
转体积所允许的上限，加速度过大，火花区压力超过一定的压强，气体含氧量过低。

以上对ddt空气动力点火系统中爆轰现象的产生条件的实验研究，尽管研究的结果初
步揭示了和爆轰现象有关的多个实验参数，但由于其复杂的机理，因而尚未找到完整的解
决方案，需要深入研究才能找到解决的办法。

气相ddt中过爆轰现象产生条件的实验研究近年来，气相ddt技术成为电力行业的重要的技术，因为它可以有效地检测气体中的燃料泄漏，检测有机物污染，确保安全运行。

但是在使用过程中，如果不注意操作技术，就会发生过爆轰现象。

本文以“气相ddt中过爆轰现象产生条件的实验研究”为标题，对此现象进行实验研究，以期找出过爆轰发生的原因。

首先，介绍气相ddt技术以及其工作原理。

气相ddt技术是指将有机烃蒸发出来的气体经过蒸发器，然后加热到一定的温度（调制温度），把这种有机气体的蒸气转化为不挥发的液体（非挥发液体），再经过测量阀进行测量，最后将非挥发液体返回到蒸发器，这样一个闭环的过程，称为气相ddt。

由于气相ddt技术能够在很短的时间内实现高精度的测量，因此变得越来越受欢迎。

接着，开展过爆轰实验，以确定过爆轰发生的条件。

依据实验，可以将过爆轰归因于以下几个因素：①压力：当蒸发器内部压力变化超过一定的值时，就会产生过爆轰的现象；②温度：当蒸发器内部温度变化超过一定的值时，就会产生过爆轰的现象；③浓度：当气相ddt内部气体浓度变化超过一定的值时，就会产生过爆轰的现象；④流量：当气相ddt内部气体流量变化超过一定的值时，就会产生过爆轰的现象。

经过上述实验，可以推断出，若需要避免气相ddt中发生过爆轰的现象，应遵循以下几点：1、确保蒸发器内部压力在一定的范围内，尽量避免出现过大的变化；2、确保蒸发器内部温度在一定的范围内，尽量避免出现过大的变化；3、确保气相ddt内部气体浓度在一定的范围内，尽量避免出现过大的变化；4、确保气相ddt内部气体流量在一定的范围内，尽量避免出现过大的变化。

最后，建议以下几点，以便最大限度地降低气相ddt中过爆轰现象的发生：1、使用质量良好的材料来制造，以确保其稳定性及使用寿命；2、在气相ddt的运行中，定期检查和更换密封件，以确保气体密封性；3、定期检查气相ddt内部的温度、压力和流量，以确保安全运行；4、及时检测气相ddt的结构，以确保它的完整性。

高能固体推进剂燃烧转爆轰的数值模拟
秦根成;侯晓;陈林泉;何景轩
【期刊名称】《固体火箭技术》
【年(卷),期】2006(029)003
【摘要】利用一维两相反应流模型,建立了NEPE高能推进剂在颗粒床中燃烧转爆轰的控制方程和辅助方程,用MacCormack差分格式进行数值求解,并与实验值进行了比较.结果表明,数值预测与试验结果有较好的一致性,在DDT的各个阶段,颗粒床都存在不同程度的动态压缩,压缩波和燃烧波的相互作用是NEPE推进剂燃烧向爆轰转变的内在原因.
【总页数】4页(P186-189)
【作者】秦根成;侯晓;陈林泉;何景轩
【作者单位】中国航天科技集团公司四院四十一所,西安,710025;中国航天科技集团公司四院四十一所,西安,710025;中国航天科技集团公司四院四十一所,西
安,710025;中国航天科技集团公司四院四十一所,西安,710025
【正文语种】中文
【中图分类】V435+.12
【相关文献】
1.壳装高能固体推进剂的殉爆实验与数值模拟 [J], 路胜卓;罗卫华;陈卫东;王巍;张丰超;于艳春;李广武
2.p（BAMO-AMMO）热塑性高能推进剂燃烧转爆轰试验研究 [J], 张超;袁志锋;
赵凤起;金朋刚;宋秀铎;马亮;秦能;曹鹏;李宏岩;陈俊波
3.高能推进剂燃烧转爆轰的实验和数值研究 [J], 张泰华;卞桃华
4.高能固体推进剂燃烧转爆轰数值模拟 [J], 贾祥瑞;孙锦山
5.高能固体推进剂燃烧转爆轰（DDT）研究综述 [J], 杨涛;张为华;方丁酉
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炸药燃烧转爆轰的原因分析及对安全销毁炸药的启示【摘要】本文针对炸药烧毁过程中由燃烧转爆轰的事故，对比了炸药燃烧和爆轰反应，揭示了两者的异同以及分析了燃烧转爆轰的规律及条件，获得了对安全销毁炸药的启示，对安全烧毁废炸药具有实际指导意义。

【关键词】炸药；燃烧；爆轰；安全1 引言燃烧转爆轰（Denagrationt to DetonationTransition，简称DDT）是系统由燃烧发展为稳定爆轰过程中出现的一个复杂的物理、化学反应，它广泛存在于火箭推进剂的燃烧、爆破器材的起爆以及炸药的生产、贮存和使用过程中。

在炸药的烧毁过程中，由燃烧转为爆轰而发生事故的现象时有发生。

究其原因，主要是由于不了解炸药可以由燃烧转为爆轰以及在什么条件下会转化，未采取相应的防护措施。

因此，研究炸药燃烧转爆轰的原因，注意避免产生炸药燃烧转爆轰的现象对于安全销毁炸药具有重要的实际意义。

2 炸药的燃烧和爆轰燃烧和爆轰是炸药分解的两种常见形式。

炸药的燃烧是一种猛烈的物理化学变化。

炸药被引燃后，火焰向深层传播，使炸药燃烧。

燃烧以燃烧反应波的形式传播，反应区的能量通过热传导、辐射及燃烧气体产物的扩散传入下层炸药。

炸药的燃烧按照燃烧速度是否稳定可分为稳定燃烧与不稳定燃烧[1]。

在相同的条件下，测定炸药燃烧的稳定性其结果列于表1中[2]。

由表1可见，猛炸药燃烧稳定性最高，而起爆药最低，易熔炸药（熔点较低的）又比难熔炸药的稳定性高。

爆轰反应是极其复杂的化学反应，是炸药化学反应的最激烈形式。

爆轰波沿炸药高速自行传播，速度一般在数百米到数千米每秒，爆压可达几十吉帕，爆温可达几千摄氏度，且传播速度受外界条件的影响很小。

爆轰时，炸药释放能量的速率也很快，因此可产生很高功率。

高压、高温、高功率决定了炸药作功的强度。

可把爆轰的传播视为爆轰波的传播，它的传播具有波动性质。

在爆炸点附近，压力急剧上升，其爆轰产物猛烈冲击周围介质，从而导致爆炸点附近物体的碎裂和变形。

发射药燃烧转爆轰的试验研究陈晓明;赵瑛;宋长文;刘来东;张衡【摘要】In order to study the characteristics and influence factors of deflagration- to -detonation (DDT) , the DDT test of several kinds of typical gun propellants involving single-base, double-base, triple-base gun propellants and different size grains was carried out by the way of deflagration- to -detonation test of UN hazard classification. Results show that under the weaken restraint condition with the thickness of the pipe of 4mm, the DDT occurs only when the gun propellant was small size triple-base gun propellant, whereas 6/7 double-base gun propellant, 6/7 dia-zidonitrazapentane(DIANP) gun propellant, 6/7 triple-base gun propellant and small size triple-base gun propellant all can lead to DDT under intensive restraint condition with the thickness of the pipe of 9mm. The capacity of DDT for gun propellant can be enhanced when the formula of gun propellants contains nitroglycerin ( NG) , DIANP or hexogeon (RDX) ,and the grain size is decreased. The DDT occurs more easily by increasing the restraint intensity of the shell.%为研究发射药燃烧转爆轰特性及其影响因素,采用联合国危险分级试验中燃烧转爆轰试验方法对单、双、三基以及不同药型的发射药进行燃烧转爆轰试验.结果表明,在管厚4 mm弱约束条件下,只有三基小粒发射药发生爆轰,在管厚9 mm强约束条件下,6/7双基药、6/7叠氮发射药、6/7三基药以及三基小粒药发生爆轰.发射药配方中添加硝化甘油(NG)、叠氮硝胺(DA)和黑索金(RDX)以及减小药型尺寸,可增强发射药的燃烧转爆轰能力,同时,提高壳体约束强度更易发生燃烧转爆轰.【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P69-72)【关键词】物理化学;发射药;燃烧转爆轰;冲击波【作者】陈晓明;赵瑛;宋长文;刘来东;张衡【作者单位】西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55引言发射药的能量较高，在生产和运输过程中，易受到摩擦、静电、热等刺激而发生燃烧，甚至转为爆轰，造成严重的环境破坏和人员伤害［1］。

雷管和烟火作动器激光点火爆燃转爆轰（DDT）的发展Mers.,JA;叶欣【期刊名称】《火工情报》【年(卷),期】2000(000)002【摘要】运用激光对爆炸器件进行点火，被认为比现行的电爆装置（EED）具有更好的安全性。

桑迪亚多年以来一直在从事着光学武器的开发，近年将重点放在了光爆燃转爆轰（DDT）雷管和烟火作动器的研发上。

这些低能光学武器装置既可被半导体激光二极管引发，也可被激光二极管阵列或固态棒式激光器引发。

如果使用半导体二极管，那么在安全性改善的同时不会对操作效能产生影响，因为激光二极管所需的输入能量以及爆炸输出都与目前的电爆系统相类似。

高功率的激光二极管阵列或棒式激光器，在快速DDT应用或存在光损失的环境中具有一定优势，比如在光纤很长时或光连接点很多的情况下。

文章阐述了我们对爆炸及烟火药剂进行光学点火的研究成果。

这些研究领域可划分成三个不同的裕度范畴：1）．人为输入下的裕度（即作为激光输入变量函数的药剂性能）；2）．与预期环境相关的裕度（即作为热环境变量函数的药剂性能）；3）．非人为环境下的裕度（即对非正常环境或安全性的响应）。

【总页数】12页(P43-54)【作者】Mers.,JA;叶欣【作者单位】不详;不详【正文语种】中文【中图分类】TQ565【相关文献】1.炸药燃烧转爆轰(DDT)研究现状 [J], 段宝福;宋锦泉;汪旭光2.非起爆药工业雷管的爆燃转爆轰(DDT)试验研究 [J], 曹晓宏;杨斌林3.使用半导体桥(SCB)点火的HMX和PETN药柱的点火及爆燃转爆轰特性 [J], M．C．Grubelich;RWBickes;Jr.SandiaNationalLaboratoriesALbuquer4.DDT管材料对颗粒状RDX床燃烧转爆轰(DDT)影响的实验研究 [J], 赵同虎;张寿齐;张新彦;赵锋;何智5.无起爆药雷管的燃烧转爆轰(DDT)研究 [J], 曹晓宏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

破碎燃烧高能气体压裂装药损伤对DDT行为的影响
雷卫国;武杰灵
【期刊名称】《火炸药学报》
【年(卷),期】2003(026)003
【摘要】概述了以高氯酸铵为基的丁羟复合推进剂(CCCF复合推进剂)模拟损伤试验及损伤状态对其燃烧稳定性和燃烧转爆轰特性(DDT行为)的影响.分析了装药在不同损伤状态下的密闭爆发器实验结果,发现CCCF复合推进剂在无外部约束条件下意外点火,通常不产生DDT行为,但在油气井中可能产生DDT行为.
【总页数】3页(P32-34)
【作者】雷卫国;武杰灵
【作者单位】西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;山西省灵石县宇昕化工有限公司,山西,灵石,031300
【正文语种】中文
【中图分类】TQ560.1
【相关文献】
1.高能推进剂的撞击损伤状态对其燃烧稳定的影响 [J], 张泰华;王世英;刘培德;郝仲璋;赵凤起;袁潮
2.破碎燃烧无壳高能气体压裂弹的作用研究 [J], 王宁飞;李旭利;崔跟尚;腾学锋;陈强;王大安
3.发射装药挤压破碎对燃烧规律的影响 [J], 徐劲祥
4.高能气体压裂弹发射药装药压力波对压裂效果的影响 [J], 汪长栓; 陈晖
5.破碎燃烧无壳高能气体压裂技术 [J], 李旭利;王宁飞;腾学锋;王大安
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