Page 8 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 李 强，等： 含缺陷装药高过载安定性的表征和评估 第 10 期

2M +k s ·m s ·(S Ys /S Y +S Ds /S D )−2m s
ξ = ×100% (2)
2M
s
s
式中：M 和 m 分别为装药总质量和实验后的回收质量；k 为反应程度的修正因子，用于修正粉末状的装
药引发的回收误差，运用升降法计算燃烧、爆燃反应时 k 分别取 1.35、1.1；S 和 Y S 分别为实验后所回收
s
s
Y
装药的总表面积和烧焦痕的面积；S 和 D S 分别为检测板的总上表面的面积和烧焦痕的面积。
s
D
对实验后回收的鉴证板表面照片进行灰度数值化处理，如图 4(a)、图 4(b) 所示。为使计算结果更加
准确，采用 imadjust 函数对实验照片灰度进行饱和调整。数值统计照片中具备灰度特征的大量像素点如
图 4(c) 所示。计算获得黑色区域面积 S 、S 。大数定理表明，试验图片中的像素点的大量性使得灰度
Ds
Ys
值的统计特性趋于更加真实的概率分布，保证了灼烧面积求解的稳定性和可靠性。基于概率分布特性，
采集了灰度值低于 90 的已反应区域（红框范围所示），结合照片的分辨率的占比计算了烧焦痕面积，从
而量化了装药发生反应的等级和程度。
2.0×10 6 Scorch area 300
Number of pixel points 1.5×10 6 6 6 Gray value 250 0
200
150
1.0×10
100
50
0.5×10
0
Pixel point Y-coordinate
0 50 100 150 200 250 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000
Gray value
Pixel point X-coordinate
(a) Grayscale processing (b) Grayscale digitization (c) Grayscale pixels
图 4 装药响应灰度处理
Fig. 4 Grayscale processing of charge response
2.2 载荷特征值分析
表 1 中各方案的传感器获得的压力-时间曲线如图 5 所示，载荷的特征值的汇总如图 6 所示。其中，
2#、14#、18#方案的加载信号均能够满足同时大于 1 GPa 压力和 100 μs 脉宽。随着缺陷的直径增加，反
应等级显著升高，脉冲宽度和超压峰值略有波动。分析原因为较大球形空穴的缺陷使得装药在抵抗高
过载环境时更容易在弛豫过程中沉积能量，并诱发热点的形成，造成空穴塌陷从而更易于反应。随着飞
片厚度增加，飞片被加载的速度大幅降低，导致超压峰值减小，脉冲宽度增加，化学反应等级和程度降
低。随着波形调整器厚度增加，装药表面的脉冲宽度增加，超压峰值均减小，呈现出反应等级下降趋势，
说明波形调整器的厚度不仅能够调控脉冲宽度，而且对脉冲幅值的衰减也产生较大影响。采用 A 类的

1.4 1.8

1.2 1# 1.6 3#
6#
2#
1.0 4# 1.4 7#
8#
5#
1.2
10#
Pressure/GPa 0.8 12# Pressure/GPa 1.0 11#
9#
15#
13#
0.8
16#
0.6
14#
18#
0.6
17#
0.4
0.4 19#
0.2
0.2
0 0
0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 250
Time/μs Time/μs
(a) Type A (b) Type B
图 5 两种波形调整器材料获得的压力-时间曲线
Fig. 5 Pressure-time curves obtained from waveform adjusters of two materials
101001-5