第1章 緒論

1.1 引言

炸藥是各種武器彈藥破壞與毀傷目標的基本能源，也是國民經濟建設中最重要的高功率能源之一。隨著現代高性能武器系統的快速發展，炸藥在國民經濟建設各領域的應用范圍日益擴大，炸藥裝藥在各種條件下的安全性問題已成為十分重要的研究課題。炸藥在生產、加工、運輸、儲存和使用等過程中會受到各種載荷的作用，從而使炸藥產生各種微空洞、微裂紋等微損傷。微損傷的出現會導致炸藥力學性能劣化，同時使熱點源增加，燃燒表面積擴大，導致炸藥敏感化，使炸藥的感度大大提高，甚至影響燃燒、爆轟性能，從而對炸藥可靠應用產生影響。

沖擊載荷是各種武器彈藥在實戰環境中最常遇到的載荷，因此炸藥在沖擊載荷作用下發生爆炸的可能性一直是一個備受關注的問題。強沖擊載荷使炸藥受到強沖擊波作用并發展到爆轟，這個過程稱為炸藥的SDT（Shock to Detonation Transition）問題[1～3]。它為炸藥的可靠起爆提供了有效手段，一般情況下，當沖擊強度低于炸藥SDT閾值時，炸藥不會可靠起爆。但人們在研究炸藥SDT過程中發現，在某些特定條件下，炸藥在受到強度比SDT閾值低得多的沖擊作用時，也會發生爆炸，且其起爆時間比SDT有顯著延長。這種低強度沖擊下引發炸藥延遲爆轟的現象，與通常炸藥的SDT過程有明顯的不同，人們對這種起爆機理還沒有十分清楚的認識。目前把這種低強度沖擊引發的炸藥延遲爆轟現象稱為炸藥的XDT（Unknown-mechanism to Detonation Transition）現象或遲滯爆轟（Delayed Detonation）[1，2，4～7]。炸藥的XDT現象雖然在一定條件下才會發生，但在炸藥的生產、運輸、儲存和使用過程中，有時會受到碰撞、跌落等長脈沖低壓沖擊波的作用，如果條件滿足，就可能發生XDT現象造成災難性事故。因此，深入研究炸藥的XDT現象，對炸藥及武器系統的安全性具有十分重要的意義。當前，對XDT起爆機理比較一致的解釋是爆轟前機械損傷造成炸藥敏感化，然后由于壓縮波的作用發生了爆炸[1，2，4，7，8]。研究表明，損傷炸藥比未損傷炸藥更為敏感，而很多炸藥早炸、誤炸事故在本質上都可以與損傷炸藥在沖擊載荷作用下的起爆問題聯系起來。研究炸藥沖擊損傷及其對沖擊起爆的影響有助于認識沖擊起爆（SDT和XDT）的本質，這對于其他諸多軍工難題具有重要的意義。這些軍工難題主要有大口徑火炮的發射安全性、鉆地彈在侵徹過程中遭受沖擊波作用是否起爆、導彈遭受攔截反導彈藥爆炸沖擊波沖擊或破片沖擊、實戰環境下彈藥遭受流彈等撞擊是否被引爆及炸藥的燃燒轉爆轟等問題。

此外，通過對沖擊載荷作用下的損傷及沖擊起爆的研究，可以對炸藥的各組成成分在沖擊作用下對炸藥性能的影響有更深入的認識，這對于爆炸災害和意外事故的預防及高能鈍感炸藥的研究與開發都具有重要的指導意義。

炸藥的沖擊損傷及其對沖擊起爆的影響是炸藥材料的一個新的研究方向。它既是沖擊力學和材料力學的交叉點，又是細觀力學、宏觀力學和爆炸力學的交叉點，具有重要的實際意義和學術價值。研究炸藥沖擊損傷及其對沖擊起爆的影響可以為炸藥起爆裝置的設計提供理論依據，對于研究炸藥沖擊加載條件下的力學響應及安全評估等也具有重要的意義，同時這些研究還將為炸藥沖擊感度和炸藥起爆的深入研究奠定基礎。