Page 65 - 《爆炸与冲击》2026年第4期
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第 46 卷       朱守军，等： 钛纤维含量对Al/PTFE-RDX组合装药力学行为和爆炸性能的影响                           第 4 期

               似为一个准静态过程。在密闭空间或有限空间
                                                                  80
               内，冲击波经过多次反射和衰减，其能量部分转                                    70.5 kPa
               化为准静态压力，这是表征爆炸反应和后燃反应                              60    67.6 kPa
                                                                        58.2 kPa
               过程释放能量的重要参数。由于准静态压力在                               40    39.9 kPa
               封闭空间内维持了很长时间，脉冲非常大，所以                            Quasi-static pressure/kPa  34.6 kPa
               对目标的毁伤效果更加显著。因此，利用密闭球                              20                               1#
                                                                                                   2#
               形爆炸装置进一步探究短切钛纤维质量分数对                                0                               3#
                                                                                                   4#
               Al/PTFE-RDX  组合装药内毁伤性能的影响，得到                                                        5#
                                                                 −20
               的准静态压力时程曲线如图              10  所示。由图     10            0     0.2   0.4    0.6   0.8   1.0
                                                                                  Time/s
               可知，各组     Al/PTFE-RDX  组合装药样品       1#、2#、
                                                               图 10    不同钛纤维质量分数    Al/PTFE-RDX  组合装药的
               3#、 4#和  5#的  准  静  态  压  力  分  别  为  34.6、 39.9、
                                                                           准静态压力-时间曲线
               58.2、70.5  和  67.6 kPa，随着  Al/PTFE-RDX  组合
                                                              Fig. 10    Quasi-static pressure-time curves for Al/PTFE-RDX
               装药中短切钛纤维质量分数的提高，密闭空间内                            composite charges with different titanium fiber content
               的准静态压力呈先提高后降低的趋势（均高于未
               添加钛纤维的空白样），并在短切钛纤维质量分数为                       5%（4#）时达到最大值。产生这种现象的原因主要
               可归纳为，钛纤维作为一种活性金属成分，在                    Al/PTFE-RDX  组合装药爆炸后的高温高压环境下能够与
               Al、PTFE  一起相互作用发生后燃反应             [34] ，释放出大量的热量和气体产物。适量的短切钛纤维可以提高
               Al/PTFE-RDX  组合装药的能量密度，使其在有限空间内释放出更多的能量和气体产物。然而，过量的短
               切钛纤维会加剧       Al/PTFE-RDX  组合装药外部环状活性材料的负氧平衡，导致燃烧不完全，从而减少总能
               量和气体生产量；另外，过量的钛纤维会导致环状活性材料中                            Al 和  PTFE  含量的减少，从而影响最终的
               爆炸总能量，所以表现为           Al/PTFE-RDX  组合装药的准静态压力随着短切钛纤维质量分数的增加呈现先
               提高后降低的趋势。

                2.5    爆炸瞬态温度场
                   爆炸温度场是评估炸药热毁伤性能的重要指标之一                        [35] 。然而，由于爆炸过程具有快速性、复杂性和
               危险性，传统的热电偶和光纤探头等接触式测温方式难以满足爆炸温度场精确测量的需求。为了探究
               短切纤维对     Al/PTFE-RDX  组合装药爆炸火球温度的影响，本文采用基于普朗克黑体辐射理论的比色测
               温方法对    Al/PTFE-RDX  组合装药爆炸温度场进行重构。课题组前期已经对这种方法测量爆炸瞬态温度
               场的可靠性进行了验证           [36-38] 。图  11  为不含短切纤维的    Al/PTFE-RDX  组合装药爆炸火球温度云图。为
               了方便对温度云图动态演变过程进行描述，实验将高速相机最初记录到的爆炸图片所对应的时刻定义
               为零时刻，每张图片的时间间隔为               5.78 μs。不含短切纤维的        Al/PTFE-RDX  组合装药爆炸时，在爆炸初始
               阶段（0～23.12 μs），内层     RDX  药柱被雷管引爆后，对外层            Al/PTFE  环状活性材料进行破碎并抛洒，形成
               了分散在爆轰产物周围的活性材料粉尘云，同时产生高温高压环境为后续活性材料的后燃反应提供有
               利条件，由于环状活性材料在被破碎、抛洒以及内部粉体的吸热效应和与周围环境的初步热交换，会消
               耗  RDX  药  柱  爆  炸  产  生  的  部  分  能  量  ， 导  致  初  始  阶  段  的  平  均  温  度  有  微  弱  的  下  降  趋  势  ； 在  火  球  发  展  阶  段
               （23.12～184.96 μs），活性材料中     PTFE  在高温高压环境下迅速分解产生               HF、CF 、C F 等含氟气态分子，
                                                                                          4
                                                                                        2
                                                                                     2
               Al 颗粒与这些含氟气态分子发生二次燃烧反应并释放出大量的化学能，此阶段                                  Al/PTFE-RDX  组合装药
               爆炸火球面积持续扩大，火球温度持续上升，并且达到平均温度峰值（T                                max =2 632 K）；在火球衰减阶段
               （184.96～907.46 μs），随着  Al/PTFE-RDX  组合装药中可燃组分质量分数逐渐降低，燃烧粒子和爆炸产物
               与周围环境进行持续热交换，导致爆炸火球面积和温度逐渐降低。
                   图  12  显示了钛纤维质量分数为           5%  的  Al/PTFE-RDX  组合装药爆炸火球温度云图。钛纤维质量分
               数为  5%  的  Al/PTFE-RDX  组合装药爆炸火球动态演变过程与不含钛纤维的                       Al/PTFE-RDX  组合装药一
               致。在爆炸初始阶段（0～23.12 μs），爆炸火球体积不断增大，但爆炸火球温度有所降低；在火球发展阶段




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