Page 60 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 王佳敏，等： 考虑约束条件的CL-20基PBX炸药装药非冲击点火反应特性 第 9 期

要从壳体失效部位排放，经测量，壳体侧壁破裂形成碎片的特征尺寸为 10～60 mm。当壳厚为 20 mm
时，装药壳体上下端盖发生严重破碎，约束片与底座均产生了较大塑性变形，经测量，回收碎片的特征尺
寸为 20～100 mm。综上所述，从回收壳体残骸可以看出，强约束下装药发生了更为剧烈的化学反应。

Constraint sheet Constraint sheet

Shell cover
Shell cover

(a) h=6 mm，p s =50 MPa (b) h=6 mm，p s =2 MPa (c) h=20 mm，p s =50 MPa
Constraint sheet

Shell cover

(d) h=20 mm，p s =2 MPa

图 5 不同约束装药反应后的壳体残骸及底座变形情况
Fig. 5 Deformation of shells and bases after reaction of different constrained charge

2.2 装药壳体内部压力结果
采用高量程压力传感器测量了装药反应过程中壳体内部压力的时程变化情况，如图 6 所示。可以
看出，依据壳体内部压力增长速率，可以将装药的反应过程大致分为 2 个阶段：第 1 阶段（Ⅰ）为反应压力
缓慢增长阶段，此阶段体现了装药的初始反应过程，由图 6(a) 和图 6(b) 可知，在初始反应阶段，壳体内部
压力会有下降现象，甚至会出现多次下降，压力值上下抖动，说明在较慢的初始反应过程中，发生了显著
的气体反应产物泄压，导致壳内压力下降；第 2 阶段（Ⅱ）对应着反应压力增长速率突然变大，压力呈现
指数增长，说明此阶段装药发生了剧烈的化学反应。
黑火药燃烧产生高温高压反应产物首先作用于炸药装药表面，炸药基体在高压载荷作用下产生裂
纹。高温高压气体进入裂纹间隙后对流传播，并促使裂纹表面发生层流燃烧。炸药燃烧产生高温高压
气体进一步促进了裂纹的传播与演化，增大了裂纹燃烧总面积。炸药基体内部裂纹、燃烧面积与反应压
力之间相互促进，致使反应速率逐渐增大。裂纹与燃烧面积增长速率尚未失控时，装药反应压力增长缓
慢阶段，处于非冲击点火的第 1 阶段。一旦装药燃烧总面积发生灾变式的增大后 [12] ，反应模式变为更加
剧烈的形式，反应压力迅速呈现指数增长，进入反应的第 2 阶段。
对比图 6 中 3 种不同约束条件下壳体内部压力的增长曲线，当约束壳厚为 6 mm、约束片强度为
2 MPa 时，装药反应初始阶段的壳内压力反复多次上下浮动，说明该过程出现了泄压现象；当约束壳厚

092301-5