GI-920炸药的爆轰性能计算.pdf

2 0 0 7 年l O 月 G I 一9 2 0 炸药的鼍轰性能计算高大元等 1 。 G I 一9 2 0 炸药的爆轰性能计算 高大元何碧何松伟韩勇鲁斌 中物院化工材井研究所 四J I l 绵阳，6 2 1 9 0 0 [ 摘要] 根据。J A N A FT l I e 珊脱h e l n i 雌lT l a b l e ”．在2 0 0 0 ～6 0 0 0 K 温度范圈，对舍硅元素的G I ．9 2 0 炸药爆轰产物 S i o l 和S i H ．的热力学函数系敦进行了标定，然后用V L W R 爆轰程序计算G I - 9 2 0 炸药的爆轰性能参数，理论计算 值和实验值比较接近． [ 关键词] 爆炸力学G I 一9 2 0 炸药硅元素爆轰性能 [ 分类号] T Q 5 6 4 ．3 l 引育 G I 一9 2 0 炸药是由P E T N 炸药和S D ．3 3 粘结剂 组成的热固炸药。由于S D - 3 3 粘结剂是含硅的合成 高分子材料，具有良好的耐高温、耐油及耐多种化学 药品侵蚀特性，在热固炸药中是重要的粘结剂之一， 因此，固化G I 一9 2 0 炸药具有优良的耐水性、耐油性 和化学稳定性，以及小直径、大长径比的传爆特性， 广泛用于常规战斗部起爆、传爆系列[ 1 】。V L w R 热 力学程序应用于计算C ．H 6 N 。仇炸药的爆轰参数以 来，已扩展到能计算含铝炸药、含氟和氯元素混合炸 药的爆轰参数[ 2 ] ，而含硅元素混合炸药的爆轰参数 却不能计算。因此，本文对含硅元素的G I 一9 2 0 炸药， 根据“J A N A FT h e m o c h e m i c a lT a b l e ”【I 】。在2 0 0 0 ～6 0 0 0 K 温度范围，经过拟合获得爆轰产物S i O 。和 S i H 。的热力学函数系数，然后用V L W R 热力学程 序计算G I 一9 2 0 炸药的爆轰参数，其理论计算值与实 测值接近。 2 标定S 1 0 2 和鳓H ．的热力学函数系数 由非理想气体的维里 Ⅵr i a l 理论方程出发，经 过一些假设、推导和简化，可推得V L W 状态方 程【‘】。V L ，w 状态方程的数学表达式为 ∞，鱼、臼一1 学 1 拶c 等， 击蚤斋c 锄， 丁。≥2 0 1 式中B 。无量纲第2 维里系数； T 。无量纲温度。 在计算炸药的爆速、爆压、爆温和等熵指数等爆 轰参数时，除V L l Ⅳ状态方程外，还需下列方程组。 质量守恒P o D P D U 2 动量守恒p A 印硼 3 能量守恒红， 告邝D 【，2 邝D E E o 4 C ．J 条件D C U 5 式中D D J 爆轰状态下的爆速，m m ／坶； U c - J 爆轰状态下的质点速度，m m ／坤， E D J 爆轰状态下的内能r J ／m o l ， P G J 爆轰状态下的密度，g ／c m 3 ． 下标“0 ”为初始状态下的对应值。 吴雄研究员建立的V L W 高温高压爆轰产物状 态方程予1 9 8 5 年和1 9 8 9 年分别在第八届和第九届 国际爆轰会议发表c 5 ．‘】，应用它计算了C | H s M 吼系 列炸药的爆轰性能参数，后来又成功地计算了含大 量惰性添加物的民用工业炸药的爆轰参数。龙新平 研究员对V L l Ⅳ状态方程中部分爆轰产物分子势参 数、热力学函数系数进行修正和补充后，将V L W 方 程扩展为V L W R 热力学程序，已能计算含铝炸药、 含氟和氯元素混合炸药的爆轰参数，而含硅元素的 G I 一9 2 0 炸药爆轰参数却不能计算。 对于化学组成为c ．H d 也仉S L 的混合炸药，C - J 面上的爆轰产物为H 2 0 、H 、0 2 、c o 、C 0 、N H 。、 N O 、N 2 、C H 。、S i 0 2 和S i H ．．产物中出现固体时，需 要增加固体方程，并假设上述均在达成化学平衡条 件下进行啪。计算G I ．9 2 0 炸药爆轰参数时，需要标 定爆轰产物S i O 和S i H 。的热力学函数系数。在 V L w R 计算中，以焓为计算基础，热力学函数焓、等 压热容和熵与温度关系的计算公式为 日。一日‰。 C l G 丁 C 3 P c ．F C 5 P 6 c ；丛丝乏；； 塾立c 2 c 。丁 3 c ．丁 4 c 5 7 咭 7 h。 s o J 睾d 丁 c ． c 2 l n T 2 c 3 丁 詈c ‘7 吃 詈c 5 铲 8 式中H 。爆轰产物的焓，J ／m o l l 日o ．。2 9 8 K 时爆轰产物的焓，J ／m o lI c ；爆轰产物的等压热容，J ／ m 0 1 ．K ， 万方数据 2 一破器材E x p l ∞i wM a t e r i a I 。第3 6 卷第5 期 铲爆轰产物的熵，J ／ m o l K ． 根据。J A N A FT h e r n l o c h e m i c a lT a b l e s 一，在 2 0 0 0 ～6 0 0 0 K 温度范围，由爆轰产物S i O z 和S i H ‘ 的焓、等压热容和熵对热力学函数系数C t 、C 。、c 3 、 C ．、C 。和C 。进行了拟合计算标定，并对与分子余 容、势阱深度有关的L e n 弛r d J o 北s 势参数6 0 、c 进 行了计算，结果见表1 ． 表1 爆轰产物S i 0 2 、S i H 。的熟化学参数 产物 S i 0 2S i H ‘ 热力 学函 数系 数 C I c l c I c ． C ‘ c ． 势参 “／ m 卜m o l 一1 数‘l O 一‘ 生成热／ k J m o l - 1 一5 ．3 9 4 5 5一1 0 ．1 4 6 9 4 O ．0 1 4 0 1O ．0 1 9 0 4 2 ．2 1 2 E 一71 ．9 8 9 5 E 一6 2 ．3 3 8 2 E 一1 1 2 ．8 7 3 5 E 一1 0 7 ．2 8 8 8 E 一1 61 ．6 3 3 3 E 一1 4 2 0 ．7 9 0 89 5 ．2 5 2 9 1 0 1 ．1 69 0 ．2 9 2 0 02 1 8 3 0 5 ．6 43 0 ．5 6 3G I 一9 2 0 炸药的爆轰性能计算 用V L W R 爆轰程序，对P E T N 炸药和G I 一9 2 0 炸药进行了计算。P E T N 单质炸药以摩尔质量3 1 6g 为计算基准，G I 一9 2 0 混合炸药以1 0 0g 为计算基准， 计算采用的初始参数见表2 。计算了P E T N 炸药和 G I - 9 2 0 炸药的爆轰参数及G J 产物的平衡组成，并 与实测爆速、爆压值进行了比较，结果见表3 。 表2P E T N 和G I 一9 2 0 炸药的初始参数 。从表3 结果可知，P E T N 炸药初始密度为 1 ．唧0g ／c m 3 时，爆速为8 ．5 1 3 删m ／坶、爆压为 3 2 ．4 0G P a ；在相同密度下，实测爆速为8 ．6 0 0 m m ／p 、爆压为3 3 ．5 0G P a 。G I 一9 2 0 炸药初始密度 为1 ．5 1 5g ／c m 3 时，爆速为7 ．2 7 3m m ／f l s 、爆压为 2 0 ．0 8G P a ；在相同密度下实测爆速为7 ．2 7 0 m m ／p ．理论爆速和爆压值与实测值比较吻合，这 表明建立在非理想气体的维里理论方程基础上的 V L W R 爆轰程序，经过标定爆轰产物S i O 。和S i H 。 的热力学函数系数后，用于计算化学组成为 c ．H 烈，Q S i ．炸药的爆速和爆压能满足精度要求。 4 结论 1 根据“J A N A FT h e m o c h e m i c a lT a b l ∞一，在 表3P E T N 和G I 一9 2 0 炸药的爆轰参数计算结果 2 0 0 0 ～6 0 0 0 K 温度范围对G I - 9 2 0 炸药中爆轰产物 S i O 和S i H 。的热力学函数系数进行了标定。 2 用V L W R 爆轰程序，计算了P E T N 和G I 一 9 2 0 炸药的爆轰参数。G I 一9 2 0 炸药初始密度为1 ．5 1 5 g ／c m 3 时，爆速为7 ．2 7 3m m ／p 、爆压为2 0 ．0 8G P a I 在相同密度条件下实测爆速为7 ．2 7 0 眦／烽，理论 计算值和实验值比较接近。 参考文献 [ 1 ] 董海山，周芬芬．高能炸药及其相关物性能[ M ] ．北 京，科学出版社，1 9 8 9 ．2 6 7 ～z 7 1 ． [ 2 ] 龙新平．V L W 爆轰产物状态方程及纳米级铝粉含铝炸 药爆轰特性研究[ D ] ．北京t 北京理工大学。1 9 9 9 ．1 6 ～ ‘ 3 3 ． [ 3 ] S t u UDR ．P m p h e tH ．J A N A FT h e r 嗽h | 舸j c I I 嘛 b l ∞[ M ] ．s e ∞l l dE d i t i o n ，1 9 7 1 ．8 4 8 ～1 0 3 9 ． [ 4 ] 曼雄，龙新平．V L W 状态方程的回展与晨望Ⅱ] ．高压 物理学报，1 9 9 9 ，1 3 1 1 5 5 ～5 8 ． [ 5 ] W U 【i o 赡．D 色t 鲫肚i o np e 幽眦n ∞o f ∞n d e 鹏e de I - p l ∞i v ∞o o m p u t e d 稍t h t h e Ⅵ．WE O S [ A ] ．P r ∞趴h S 皿p o s i u m h t 叽D e t o n “∞[ C ] ．A l b u q u e r q u e ， 1 9 8 5 ．7 9 6 8 0 4 ． [ 6 ] W UX i o 赡． t o 眦t 如咀p a r 锄e t e 协o fn e wp o 帆r f u l 。e x p l o s i v e 5c o m | p o u I l d 5p r e d i c t e d 硝t h 弛“。e dV L W E O S [ A ] ．P r ∞9 t h 勖m p ∞i 岫 h 吐 o nD e t o 眦t i o n [ C ] ．P o r t l 蛐d ，1 9 8 9 ．1 9 0 ～1 9 7 ． [ 7 ]高大元，吕春绪，董海山．工业炸药的爆轰性能研究 D ] ．火炸药学报，2 0 0 3 ，2 6 1 t 2 6 2 9 ． 万方数据 2 0 0 7 年1 0 月浅议饺梯炸药质量检验中的三个问题彭长华 3 。 浅议铵梯炸药质量检验中的三个问题 彭长华 云南安化有限责任公司 云南昆明，6 5 0 3 0 1 [ 擅要] 文章探讨了G B1 2 4 3 7 - 2 0 0 0 标准规定的产品检验项目中．中包浸水试验的科学性问题和对批产品进行 抽样时的样本代表性向题以及使用多段爆速仪测试爆速时应注意的样本量问题． [ 关键词] 饺梯炸药检验样本量 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 l 引育持l o m i n 后取出，擦干外部的水，观察其是否漏 G B1 2 4 3 7 2 0 0 0 ‘工业粉状铵梯炸药 Ⅱ] 产品标 水[ 幻。按标准规定的试验方法和程序检验并判别炸 准第5 ．2 ．1 条“检验项目及测试周期”明确了爆速为药中包的包装质量并不科学，生产过程中对中包的 批产品出厂周期必检项目，5 ．2 ．3 条“抽样”规定了包装质量实施控制的操作性和可控性不强，该检验 批产品出厂检验的抽样方法，6 ．2 ．2 ．2 条“中包包项目在实际应用中无实际意义或意义不大，主要问 装”明确了中包浸水试验为批产品出厂必检项目。标题有以下几方面。 准在实际应用执行过程中，笔者认为，用中包浸水试2 ．1 实际执行中样本量难于保证，样本的代表性差 验来检验炸药中包的包装质量并不科学，生产过程虽然标准对从包装件中抽取中包的数量只作了 中用中包浸水试验手段对中包的包装质量实施控制下限规定，即每班至少抽取5 个中包进行浸水试验， 的可操作性和可控性不强，无实际意义，另外，实施未作上限规定【1 ] 。标准对抽样量的规定表面上看不 抽样检验过程中，许多厂家因片面追求简单、省时、存在样本量的问题，但规定本身给实际执行时一味 快捷和降低检验成本，对批产品进行抽样时往往造地执行最少抽样量即按下限抽样留下了充足的理 成抽取的样本对批产品的覆盖面减小，或使用多段由。厂家在实际执行过程中，无论批量大小，大多按 爆速仪测试爆速时，减少了测试的样本量，从而降低最低限执行，鲜有增大取样量的情况，因为这并不违 了样本的代表性，不利于对批产品质量的控制，应予背标准的规定，但对于批量较大的情况，必然存在样 以避免。本量不足的问题，即标准对抽样量设定的不严谨性 2 关于中包浸水试验导致实际执行过程中样本量是难于保证的，特别是 G B1 2 4 3 7 2 0 0 0 ‘工业粉状铵梯炸药 产品标准 批量较大的情况。对于个体性很强的中包包装质量 第6 ．2 ．2 ．2 条。中包包装”第二段每班至少从包装而言，如果批量为5t 与批量为2 5t 的产品，用相同 件中抽取5 个中包进行浸水试验 按G B ／T 1 2 4 3 8 的 的样本量来反映批产品的同一质量特性的水平显然 要求进行 ，合格率应不低于8 0 ％，不合格时应进行不合适。 ， 双倍复试，仍不合格时进行返修[ 1 ] 。G B ／T 1 2 4 3 8 工 G B1 2 4 3 7 2 0 0 0 ‘工业粉状铵梯炸药} 产品标准 业粉状铵梯炸药试验方法第5 ．2 条“试验程序一规第5 ．2 ．2 条“组批”规定同一工艺生产的产品可组 定中包浸水试验的程序将药卷中包浸入盛有室温成一批，每批不应超过2 5 t [ 1 】。据笔者掌握的情况，目 水的水槽中，上压压药板。水面应高出药包5 c m ，保前国内粉状铵梯炸药生产线批产量多在5 ～2 5 t C a I c u I a t I O no fD e t o n a t l o nP e r f o r n l a n c ef o rG I 一9 2 0E x p I O s I v e G a oD a y l l 孤，H e Ⅸ，H eS 0 n g 骶i ，H a nY o n g ，L u Ⅸn I 璐t i t u t eo fC h e m i 阻lM a t e r i a l 5 ，C A E P s i c h u a nM i a I l y a n g ，6 2 1 9 0 0 [ A B S T R A C T ]T h ec ∞f f i c i e n t 3o ft h e r m o d y 眦m i cf u 眦t i o no fd e t o M t i o np r o d u c t 8S i O l 蚰dS i H ‘盯ed e m r c a t e d 扯∞r d i n gt o 。J A N A F ’T h e 珊恤h 明虹c a lT a b l e ”f 舛S i - c o n t a i n i n gG I - 9 Z Oe x p l ∞i ％i nt e m p H a t u r e2 0 0 0 ～6 0 0 d K 蛆dt h e nt h ed e t o 聃t i o np e r f o m 眦e 。o fG I - 9 2 0e x p l ∞i “ a 弛∞m p u t e db ym e 蛐so ft h eV L W Rc o d e ．T h ec a l c u l 丑t e dr e 8 u l 协 r ec l ∞e dt ot h ee x p e r i m e n t a lr e a u l 协． [ 1 E Yw O R D S ]e x p I ∞i o nm ∞h a n i ∞，G I - 9 2 0e x p l ∞i 饨， e l e m e n t ．d e t o I 呲i 弧p e r f o 加埘脱 万方数据