第1章 绪论

1.1 引言

炸药是各种武器弹药破坏与毁伤目标的基本能源，也是国民经济建设中最重要的高功率能源之一。随着现代高性能武器系统的快速发展，炸药在国民经济建设各领域的应用范围日益扩大，炸药装药在各种条件下的安全性问题已成为十分重要的研究课题。炸药在生产、加工、运输、储存和使用等过程中会受到各种载荷的作用，从而使炸药产生各种微空洞、微裂纹等微损伤。微损伤的出现会导致炸药力学性能劣化，同时使热点源增加，燃烧表面积扩大，导致炸药敏感化，使炸药的感度大大提高，甚至影响燃烧、爆轰性能，从而对炸药可靠应用产生影响。

冲击载荷是各种武器弹药在实战环境中最常遇到的载荷，因此炸药在冲击载荷作用下发生爆炸的可能性一直是一个备受关注的问题。强冲击载荷使炸药受到强冲击波作用并发展到爆轰，这个过程称为炸药的SDT（Shock to Detonation Transition）问题[1～3]。它为炸药的可靠起爆提供了有效手段，一般情况下，当冲击强度低于炸药SDT阈值时，炸药不会可靠起爆。但人们在研究炸药SDT过程中发现，在某些特定条件下，炸药在受到强度比SDT阈值低得多的冲击作用时，也会发生爆炸，且其起爆时间比SDT有显著延长。这种低强度冲击下引发炸药延迟爆轰的现象，与通常炸药的SDT过程有明显的不同，人们对这种起爆机理还没有十分清楚的认识。目前把这种低强度冲击引发的炸药延迟爆轰现象称为炸药的XDT（Unknown-mechanism to Detonation Transition）现象或迟滞爆轰（Delayed Detonation）[1，2，4～7]。炸药的XDT现象虽然在一定条件下才会发生，但在炸药的生产、运输、储存和使用过程中，有时会受到碰撞、跌落等长脉冲低压冲击波的作用，如果条件满足，就可能发生XDT现象造成灾难性事故。因此，深入研究炸药的XDT现象，对炸药及武器系统的安全性具有十分重要的意义。当前，对XDT起爆机理比较一致的解释是爆轰前机械损伤造成炸药敏感化，然后由于压缩波的作用发生了爆炸[1，2，4，7，8]。研究表明，损伤炸药比未损伤炸药更为敏感，而很多炸药早炸、误炸事故在本质上都可以与损伤炸药在冲击载荷作用下的起爆问题联系起来。研究炸药冲击损伤及其对冲击起爆的影响有助于认识冲击起爆（SDT和XDT）的本质，这对于其他诸多军工难题具有重要的意义。这些军工难题主要有大口径火炮的发射安全性、钻地弹在侵彻过程中遭受冲击波作用是否起爆、导弹遭受拦截反导弹药爆炸冲击波冲击或破片冲击、实战环境下弹药遭受流弹等撞击是否被引爆及炸药的燃烧转爆轰等问题。

此外，通过对冲击载荷作用下的损伤及冲击起爆的研究，可以对炸药的各组成成分在冲击作用下对炸药性能的影响有更深入的认识，这对于爆炸灾害和意外事故的预防及高能钝感炸药的研究与开发都具有重要的指导意义。

炸药的冲击损伤及其对冲击起爆的影响是炸药材料的一个新的研究方向。它既是冲击力学和材料力学的交叉点，又是细观力学、宏观力学和爆炸力学的交叉点，具有重要的实际意义和学术价值。研究炸药冲击损伤及其对冲击起爆的影响可以为炸药起爆装置的设计提供理论依据，对于研究炸药冲击加载条件下的力学响应及安全评估等也具有重要的意义，同时这些研究还将为炸药冲击感度和炸药起爆的深入研究奠定基础。