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第六章 炸药的性能
随着科学技术和经济建设的发展，炸药已成为一种特殊的能源，其用途日益广泛，不仅消耗量逐年增加，而且对炸药的性能提出了新的要求。

在制造炸药产品、改进炸药品种的过程中，只有通过性能的研究和测试，才能提供充分的数据，说明该炸药的引爆和爆轰性能是否满足使用要求，说明在生产、运输、储存和使用过程中是否安全可靠。

研究炸药的性能对推动炸药品种和使用的发展，确保产品制造质量，起着极其重要的作用。

炸药的性能，一是决定于它的组成和结构，二是决定于它的加工工艺，三是决定于它的装药状态和使用条件。

各种不同的炸药及其使用领域，对其性能有不同的要求。

本章主要介绍炸药的密度、爆速、爆压、做功能力、猛度、殉爆距离、有毒气体产物等知识。

6.1 炸药的密度
密度是炸药，特别是实际使用的装药形式炸药的一个很重要的性质。

机械力学性能、爆炸性能和起爆传爆性能等均与密度有密切的关系。

6.1.1 理论密度
对于爆炸化合物，理论密度指炸药纯物质的晶体密度，或称最大密度。

对于爆炸混合物，理论密度则取决于组成该混合炸药各原料的密度。

定义混合炸药的理论密度等于各组分体积分数乘以各自密度的加权平均值，其表达式为：
/i
i i T i
i
i
m V V
m ρρρ
==
∑
∑∑∑ （6-1）
式中 T ρ—炸药的理论密度；i m —第i 组分的质量；i V —第i 组分的体积； i ρ—第i 组分的理论（或最大）密度
炸药的理论密度是指理论上炸药可能达到的最大装药密度。

实际上所得到的炸药装药密度，不论采用何种装药工艺，均小于理论密度。

6.1.2 实际装药密度和空隙率
炸药装药中总存在一定的空隙，空隙率可由下式定义：
0(1)100%T ερρ=-⨯ （6-2） 而装药的实际密度可由下式求得：
(1)(1)i
i T
i
m m V V ρερε==-=-∑∑∑
（6-3）
式中：0ρ—装药的实际密度；ε—空隙率；V —装药的实际体积
例1、已知某炸药T ρ=1.833g cm -，装药密度0ρ=1.61~1.693g cm -，求其空隙率。

解：0(1)100%T ερρ=-⨯=12.7%~7.8%
例2
该炸药的装药密度是1.6863g cm -⋅,计算该炸药的理论密度和空隙率。

解：根据（6-1）式，知：i
i i
T i
i
i
m V m V ρρρ
=
=∑∑∑∑=100/56.045=1.784(3g cm -)
根据式（6-2）式，得：0(1)100%T ερρ=-⨯=(1－１.686/1.784)⨯100%=5.49% 炸药的实际密度除决定于炸药品种外，还与它的加工工艺和装药条件有关。

这主要是各固体组分的颗粒度及粒度分布、颗粒形式、表面情况、装药工艺及条件、附加物的作用及其它措施。

例如，对于模压装药炸药，密度与装药条件有关，加载压力是首要因素；但在一定加载压力作用下，炸药的可塑性、流动性就起决定的作用，而这些往往受温度、颗粒情况、附加物等因素影响。

表6-1列出了几种炸药的装药密度随加载压力而变化的情况。

由表中数据可见，装药密度随加载压力增大而增加，最后分别趋近于它们的理论密度1.7224、1.780、1.8503g cm -⋅。

某高分子粘结炸药在20002kg cm -⋅加载压力的模压条件下，药柱密度随药温变化的情况如表
6-2所示。

表6-2 药柱密度与药温的关系
对于铸药炸药，熔融组分在冷却凝固过程中，晶核形成和晶体生长速度应有适当控制。

精细结晶可以获得较高密度，而粗大结晶只能得到较小密度。

其中固体组分的颗粒规正、表面圆滑、粒度及其级配合理，加入表面活性剂和晶形改性剂，以及采用真空浇铸、加压或振动凝固等措施时，均有利于提高装药密度。

例如，黑索
今/梯恩梯65/35混合炸药，用普通浇铸法装药密度为1.6583
⋅，用振动浇铸法密
g cm-
度为1.689 3
g cm-
⋅，此时的⋅，而若用真空振动浇铸法装药时，密度可达1.7303
g cm-
空隙率仅为1.13%。

对于主要用于军事目的的混合炸药装药，在知道它们的理论密度和实际密度后，为了判断装药的质量，也可以对此炸药的成型性能进行评价，常用比值来标志压装炸药的可压性。

与此相反，对于某些工业炸药或特种炸药，为了提高起爆感度或者降低爆轰性能参数，常通过向炸药内引入气体的办法来降低密度，例如在乳化炸药、浆状炸药、泡沫炸药内加入微气泡。

6.2 炸药的爆速
炸药的爆速是它的重要爆轰参数之一，也是它的重要性能指标。

爆速是目前能准确测量的爆轰参数，而且它与其它性能，如爆轰压、猛度等密切相关，因此爆速是衡量炸药爆炸能力的重要指标之一。

对爆速的研究和测试是炸药爆炸理论的重要内容。

经过第四章的学习已经知道：炸药爆轰过程是爆轰波沿炸药装药一层一层地进行自动传播的过程。

从本质上讲，爆轰波就是沿炸药传播的强冲击波。

爆轰波与一般冲击波的区别，主要在于爆轰波传播时炸药受到高温高压作用而产生高速爆轰化学反应，放出巨大能量，放出的部分能量又支持爆轰波对下一层未反应的炸药进行强烈冲击压缩，因而爆轰波可以不衰减地稳定地传播下去。

在一定条件下，爆轰波以一定的速度进行传播。

爆轰波在炸药中传播的速度叫做爆轰速度，简称爆速，其单位是1
⋅。

m s-
一般所说的爆速，就是在稳定条件下的爆速。

文献和书刊中给出的爆速实测值，均为在一定条件下炸药稳定爆轰的爆速值。

单体炸药、猛炸药混合物炸药和某些混合炸药的爆速有较大的差异。

由于单体炸药、猛炸药混合物炸药的极限直径较小，在一般使用条件下，其爆轰大多处于理想爆轰的状态，爆速的数值除装药密度之外，主要决定于炸药本身的结构和性质。

对于混合炸药，特别是由较大比例的惰性添加剂组成的混合炸药，以及绝大部分工业炸药，它们的极限直径和临界直径都较大。

在一般使用条件下，炸药装药或药包的直径大多处于极限直径以下、临界直径以上的范围。

炸药的爆轰处于非理想爆轰状态，所以其爆速的影响因素比单体炸药要复杂得多。

6.2.1 炸药爆速的经验计算
在炸药爆轰参数的计算中，爆速和爆压是最重要的两个特性参数。

炸药界除应用发展起来的状态的确方程和计算机技术对爆轰性能进行理论上全面和准确的预报外，还总结、研究了许多计算爆速和爆压的经验和半经验方法。

这些经验计算方法快速有效，精度符合要求，为炸药合成、设计提供了得心应手的武器。

A、Kamlet公式
康姆莱特（Kamlet M J）等人根据BKW Ru by代码的计算结果和炸药爆速实验数据的分析，归纳出计算炸药爆速和爆压的简易经验公式。

康姆莱特认为炸药的爆速可以简化地归结为以下四个参数的关系上，即单位质量炸药的爆轰气体产物的摩尔数、爆轰气体产物的平均摩尔质量、爆轰反应的化学
能（爆热）和装药密度。

前面三个参数直接决定于炸药的爆炸反应，炸药的爆炸反应是一个很复杂的反应，第二章虽已对不同氧平衡的炸药提出了一些经验估算方法，但每种方法均有很大局限性，只能进行近似估算。

康姆莱特的进一步研究表明，虽然这三个参数均随着爆炸反应式的不同而有很大变化，但按用不同方法确定的反应式进行计算时，爆热高时气态产物的物质的量就小，爆热低时气态产物的物质的量就大，也就是说爆炸反应式对这三个参数的综合影响是不敏感的，他们称这种现象为缓冲平衡。

康姆莱特提出的计算炸药爆速的经验公式是：
120.7062(1 1.30)D ϕρ=+ （6-4）
其中：112NM Q ϕ=
式中：D —密度为ρ时炸药的爆速，1km s -⋅；ρ—炸药装药密度，3g cm -⋅； N —每克炸药爆轰时生成气态产物的物质的量； M —气体爆轰产物的平均摩尔质量；ϕ—炸药的特性值 Q —每克炸药的爆炸化学能，即单位质量的最大爆热，1J g -⋅；
在确定N 、M 、Q 时，假设爆炸反应按最大放热原则（22H O CO -平衡）进行，即碳、氢、氧、氮炸药爆炸时，全部氮生成氮气，全部氢生成水，剩余的氧使碳生成二氧化碳；如氧不足以使全部碳氧化，则多余的碳以固体炭形式存在；如全部碳氧化后仍有氧剩余，则以氧气的形式存在。

对于a b c d C H O N 炸药的N 、M 、Q 值的计算可按表6-3进行。

表6-3 N 、M 、Q 的计算方法
1
g -）
1
mol -）
31
()J g --
120.9注：表中r M —炸药的摩尔质量；0
f H ∆—炸药的标准生成焓，1
kJ mol -⋅。

例3、奥克托今（4888C H O N ）的f H θ∆=75.11
kJ mol -⋅,以康姆莱特公式计算其装
药密度为1.8173g cm -⋅时的爆速。

解：r M =296 氧平衡处于20.50.5a b c b +>>的条件，按表6-3的计算公式得：
N=
224b c d Mr ++=82828
4296
+⨯+⨯⨯=0.03378
M=5688822d c b b c d +-++=56888888
82828
⨯+⨯-⨯+⨯+⨯=27.20
Q=
3120.9196.8(0.5)10o f
b c b H Mr
+-+∆⨯=
3
120.98196.8(80.58)75.1106181296
⨯+-⨯+⨯=
112NM Q ϕ=1120.0337827.20618113.851=⨯⨯=
120.7062(1 1.30)D ϕρ⇒=+110.706213.851(1 1.30 1.817)8.836()km s -=⨯+⨯=
实测爆速为8.1571km s -⋅,误差达-6.39%。

Kamlet 公式适用于装药密度大于1.03g cm -⋅的碳、氢、氧、氮元素组成的炸药,爆速计算值与实验测试值之差一般不大于2%，但对于太安、硝基胍等及其混合炸药的计算误差较大。

表6-4列举了部分炸药的计算结果，并与实验值进行了比较。

3cm -)
1
km s -) (1
km s -) 1.00 1.30 1.45 1.56 1.63 1.68 5.111 5.977 6.411 6.725 6.929 6.947 5.100 6.040 6.457 6.640 6.940 6.932
B 、氮当量和修正氮当量公式
计算炸药爆速的氮当量公式是我国炸药工作者国遇贤于是1964年提出的，公式的表达式如下：
1.850 1.160(1)D N N ρ=+-∑∑ （6-5） 式中：D —炸药的爆速；ρ—炸药装药密度；N ∑—炸药的氮当量
他认为，炸药的爆速除与装药密度有关外，还与爆轰产物的组成密切相关，为此可将爆速表示为产物组成特密度的函数，在爆轰产物中，取氮气对爆速的贡献为1，其它爆轰产物的贡献与氮气相比较的系数称为氮当量系数，它们的取值列于表6-5中。

表6-5 爆轰产物的氮当量系数
炸药的氮当量以100克炸药为基准，将各种爆轰产物的物质的量与其氮当量系数乘积的总和称为氮当量。

爆轰产物的组成按下述规则确定：首先将分子中的氢氧化为水；然后碳再被氧化为一氧化碳，有多余的氧再将一氧化碳氧化为二氧化碳；若还有氧多余即以氧气状态存在，若不能将碳完全氧化为一氧化碳时，则出现固体炭。

后来有人将（6-5）式加以简化，给出氮当量表达式如下：
1.850 1.160(1)D N N ρ=+-∑∑(0.690 1.160)N ρ=+∑ （6-6） 其中：100
i i N X N M
=
∑∑ 式中：M —炸药的摩尔质量，3g cm -⋅；i N —第i 种产物的氮当量系数 i X —每摩尔炸药中第i 种爆轰产物的物质的量；
用氮当量公式计算炸药的爆速时，只要知道炸药的元素组成和密度即可，因没有考虑分子结构对爆速的影响，精度较差。

为了提高计算精度，张厚生等提出了炸药分子结构对爆速的影响，修正了公式，同时调整了氮当量系数，发展成修正氮当
量公式：
(0.690 1.16)'D N ρ=+∑ （6-7） 其中：100
'()i
k j i P k B j G N PN B N G N M
=
++∑∑∑∑ 式中：'N ∑—炸药的修正当量；i P —每摩尔炸药中第i 种爆轰产物的物质的量； i P N —第i 种爆轰产物的氮当量系数；k B N —第k 种化学键的氮当量系数； k B —第k 种化学键在炸药分子中出现的次数；
j G —第j 种基团在炸药分子中出现的次数；
j G N —第j 种基团的氮当量系数；M —炸药的摩尔质量。

修正的爆轰产物、化学键和基团的氮当量系数分别列于表6-6、6-7和6-8中。

表6-6 爆轰产物的修正氮当量系数(i P N )
爆轰产物 2N
2H O
CO
2CO
2O
修正氮当量系数
0．981 0．626 0．723
1．279
0．553
爆轰产物 C HF 4CF
2H
2Cl
修正氮当量系数
0．149
0．612
1．630
0．195
1．194
表6-7 化学键的氮当量系数(k B N )
化学键 k B N
化学键 k B N
C —H
C —C
C C = C C
C ＝C
C C ≡
C —F C —Cl C —O C ＝O C —N
-0.0124 0.0628 -1.0288 0.0101 0.0345 0.214 -0.1477 -0.0435 -0.0430 -0.1792 0.0090 0.0807
C ＝N
C N ≡
O —H N —H N —F N —O
N O
N ＝O N —N N ＝N
N N ≡
-0.0077 -0.0128 -0.1106 -0.0578 0.0126 0.0139 -0.0023 0 0.0321 -0.0043 0
表6-8 基团的氮当量系数(j
G N )
基团
j G N
基团
j G N
-0.0064
3OH NH -
0.0470
-0.0161 2C NO - 0.0016 -0.2542 2N NO - -0.0028
-0.1052 2C ONO - 0.0022 N N ≡
0.0065
N NO -
0.0429
例4、试应用氮当量公式和修正氮当量公式计算奥克托今4888C H O N 在装药密度为1.8173g cm -⋅时的爆速。

解：爆轰反应式为：
488822444C H O N N H O CO →++
计算氮当量为：100i i N X N M
=
∑∑100
(440.5440.78) 3.133296.16=+⨯+⨯= 按（6-6）式计算爆速为：
D (0.6901160)(0.690 1.160 1.87) 3.133(1)N ρρ=+=+⨯⨯-∑=8.7651km s -⋅ 实测爆速为8.881km s -⋅，相对误差为-1.3%。

利用修正氮当量公式计算爆速，先计算修正氮当量：
40.98140.62940.7239.332i
i P PN
=⨯+⨯+⨯=∑
8(0.0124)80.00908040.03210.1012k
k
B B N
=⨯-+⨯+⨯+⨯=∑ 4(0.0028)0.0112j
j
G G N
=⨯-=-∑
100
'()296.16i k j i P k B j G N PN B N G N =
++∑∑∑∑
100[9.3320.012(0.0112)] 3.181296.16
=++-= 1(0.96 1.16 1.817) 3.1818.901()D km s -=+⨯⨯=⋅
与实测爆速的相对误差为+0.23%。

例5、试计算硝基胍在装药密度为1.703g cm -⋅时的爆速(用修正氮当量公式)。

解：爆轰反应式为：
4242222CH O N N H O C →++
修正氮当量为：20.98120.62610.149 3.363i
i P PN =⨯+⨯+⨯=∑ 1(0.0077)20.009010.03212(0.0023)4(0.0578)0.1934k
k
B B N
=⨯-+⨯+⨯+⨯-+⨯-=-∑
0.0028j
j
G G N
=-∑
100
'[3.3630.19340.0028] 3.043104.07
N =
--=∑ 1(0.69 1.16 1.70) 3.0438.100()D km s -=+⨯⨯=⋅
实测爆速的平均值为8.1561km s -，相对误差为—0.69%
用修正氮当量公式计算了166种炸药的628个爆速数据,平均相对误差为 ±1.9% 。

与Kamlet 公式比较，它不仅具有简便、准确，不需要炸药的生成焓数据等优点外，还有能反映炸药分子结构的特点。

表6-9列举了部分炸药的计算结果。

表6-9 用氮当量公式及修正氮当量公式计算的爆速
C 、ω-Γ法
我国炸药工作者吴雄发表了计算炸药爆轰参数的ω-Γ 法。

在计算公式中，除了应用爆热和装药密度等基本参数外，还引入了势能因子ω和绝热参数Γ，故称为ω-Γ法。

此法既适用于单质炸药也适用于混合炸药爆轰参数的计算，计算结果与实测数据能很好地相吻合，具有较高的精度，得到国内外炸药界的重视和承认，其爆速的计算公式是：
1233.05243.2D Q ωρ=+ （6-8）
式中：D —爆速，(1)m s -⋅；Q —组分的爆热或特征热值，1J g -⋅； ω—热能因子；ρ—装药密度，3g cm -⋅
由（6-8）式可知，爆速由两项组成：一项为能量项33.0512Q ，另一项为势能项243.2ωρ。

爆热Q 可由下式求得：
()
i i f n H H Q M
-∆-∆=
∑ （6-9）
式中：i n —第i 种产物的物质的量，mol ；i H ∆—第i 种产物的生成焓，1J mol -⋅； f H ∆—炸药的生成焓，1J mol -⋅；M — 炸药的摩尔质量，1g mol -⋅ 热能因子可由爆轰产物的余容求得，因此（6-8）式也称为余容公式。

ω的计算式为：
i i
n k M
ω=
∑ （6-10）
式中i k —第i 种产物的余容，其值可由表6-10查得。

表6-10 爆轰产物的余容值
计算爆热Q 和热能因子ω时，都需要知道爆轰产物的组成。

经过对炸药爆轰产物的理论计算和实验测定结果的分析和归纳，得到确定爆轰产物的经验方法，
a b c d C H O N 系列炸药及添加剂的爆轰产物均按氧平衡状态确定，见表6-11所示：
表6-11 a b c d C H O N 系列炸药及附加物的爆轰产物
例6、计算黑索今（3666C H O N ）的爆速，装药密度为1.803g cm -⋅。

解：根据表6-11，黑索今的爆轰反应式为：
366622243 2.1 1.50.90.450.15C H O N N H O CO CO CH C →+++++
按（6-9）式得： ()
i i f n H H Q M
-∆-∆=
∑=5790.7 (1J g -)
按（6-10）式得：i i
n k M
ω=
∑=3160.5/222.12=14.229
则12133.05(5790.7)243.214.229 1.808743.8()D m s -=+⨯⨯=⋅ 实验值为8754 (1)m s -⋅，相对误差为-0.117%。

利用本法还可计算混合炸药的爆轰参数，混合炸药的Q 和ω 可根据单个组分的
i Q 和i ω按质量百分数加和法求出，即：
i i Q x Q =∑ （6-11）
i i x ωω=∑ （6-12）
式中：i x —i 组分的质量百分数
不同炸药或附加物的i Q 、i ω均可按其爆轰反应式（表6-11）进行计算，但计算比较繁琐，表6-12列出常用炸药及附加物的Q 、ω 值。

这样可很方便地计算出由内物质组成的混合炸药的爆速。

例7、计算黑索今/梯恩梯64/36炸药在装药密度为1.7173g cm -⋅时的爆速。

解：由表6-12查得： 黑索今：115785, 14.23Q ω==
梯恩梯：224293, 12.05Q ω==，则混合炸药的参数是：
157850.6442930.365247.9()Q J g -=⨯+⨯=⋅
14.230.6412.050.3613.45ω=⨯+⨯=
12133.05(5247.9)243.213.45 1.7178008()D m s -=+⨯⨯=⋅
实测爆速值为79901m s -⋅，相对误差为+0.23%。

D 、混合炸药爆速的体积加和公式
前面介绍的公式主要适用于单体炸药爆速的计算。

当计算混合炸药的爆速时，可将其看作同样分子式的单体炸药处理，不过前述Kamlet 公式和氮当量公式，只适用于由猛炸药组成的混合炸药，不适用于含较多惰性附加物或金属粉的混合炸药。

目前广泛使用的混合炸药大多含有惰性附加物或金属粉，如高聚物炸药、含铝炸药等等，找出用于计算这类混合炸药爆速的方法具有现实意义。

尤瑞泽(Urizav)提出混合炸药的爆速可用各组分的爆速或传爆速度与其体积分数的乘积加和得到，即：
i i D D ε=∑ （6-13） 其中：i
i i
V V ε=
∑ 式中：i D —组分的特征爆速, 1m s -⋅；i ε—组分的体积分数；
i V —组分的体积3cm ；i V ∑—混合炸药的总体积，3cm
需要说明的是，若混合炸药的装药密度小于理论密度，即炸药中含有空隙时，可将空气也看作是混合炸药的一个组分，只计算其体积，而忽略其质量。

当混合炸药处于理论密度时，炸药中不存有空隙，完全的各组分物质组成，其爆速加和公式可写为：
T i i D D ε=∑ （6-14） 式中i 只包括凝聚物质组分。

当混合炸药处于任意密度时，可看作由炸药物质与空气组成，其爆速加和公式为：
()T i D D D σσεε=+∑ （6-15） 式中：D σ、σε—分别为空气的特征速度和体积分数；
T D 、()i ε∑—分别为混合炸药在理论密度时的爆速和体积分数。

根据（6-2）式，知：()1T
σρ
εερ=-
，将其代入（6-15）式，得： (1)T T T
D D D σρρρρ=-
+⋅ （6-16） 取空气的传播速度，1
4
T D D σ=
，则： 1344T T T
D D D ρρ=
+⋅ （6-17） 可见，计算混合炸药的爆速，必须先计算理论密度的最大爆速，再计算装药密
度条件下的爆速。

为应用方便，将混合炸药爆速的计算公式归纳如下：
0.250.75T T D D D =+⋅ρ/TMD ρ
i i
T i DV D V
=
∑∑
i
T
i
m V
ρ=
∑∑
i
i i
m V ρ=
式中：D —混合炸药在密度为 时的爆速，1m s -⋅； T D —混合炸药在理论密度T ρ时的爆速，1m s -⋅；
（6-18）
i D —i 组分在理论密度进的特征速度，1m s -⋅； i V —i 组分在理论密度时占有的体积，3cm i m —i 组分的质量，g
部分炸药或附加物的理论密度和特征爆速列于表6-13中。

例8、计算钝黑铝炸药在装药密度为1.773g cm -⋅时的爆速。

已知钝黑铝炸药的组成为：黑索今/石蜡/铝76/4/20，即100克炸药中有黑索今76克、石蜡4克、铝粉20克。

解：按（6-18）式依次计算得：
3176
42.00()1.81V cm ==
324
4.44()0.9V cm ==
3320
7.41()2.7
V cm == i
T i
m V
ρ=
∑∑ 3100
1.857()4
2.00 4.447.41g cm -=
=++
i i
T
i
DV D V
=
∑∑1880042.005400 4.4468507.41
8251()42.00 4.447.41
m s -⨯+⨯+⨯=
=++
1.770.250.758251(0.250.75)79611.857
T T T D D D ρρ=+⋅
=+⨯=(1m s -) 实测爆速为80891m s -⋅，相对误差为-1.6% 6.2.2 炸药爆速的实验测定
A 、导爆索法（Dautriche 法）
这种测试炸药爆速的方法是有道特里什首先提出来的，是最古老的一种测量爆速的方法。

本方法是用已知爆速的导爆索测定炸药的爆速。

该方法的试验装置见图6-1所示。

当炸药由雷管引爆后，爆轰波传至A 点时，引爆导爆索的一端，同时继续沿炸药药卷传播，当到达B 点时，导爆索的另一端也被引爆。

在某一时刻，导爆索中沿两个方向传播的爆轰波相遇于N ，在铝板或铅板记录爆轰波相遇时碰撞的痕迹。

根据爆轰波相遇时所用的时间相等的原理可算得炸药的爆速。

12
//()/()/, /ab BN AN
ab C ab C t t L D t t L D BM L L AM L D BM AM D L D L
=⇒+=⇒+-=+=⇒=⨯
B 、测时仪法
这种方法的基本原理是利用炸药爆轰时爆轰波阵面的电离导电特性或压力突变，测定爆轰波依次通过药柱内（或外）各探针所需的时间从而求得平均爆速。

这种方法的优点是操作简单方便、精确度高、受试药卷不需要很长、且测定的数据可以用数字显示，必要时还可以与计算机联用，因此在生产检测和科研工作中被广泛应用。

测试仪记时测量法的基本工作原理如图6-2所示。

实验采用的是“断—通”方式：在爆轰波未传到探针位置前，探针处于“断”的状态；在爆轰波传到探针位置A 点的瞬间，爆轰产物被电离而使探针处于“通”的状态，爆速仪触发一个电信号，爆轰波到达B 点再触发一个电信号，这样电子测时仪就记录了爆轰波通过A 、B 两点的时间t ，于是可求出AB 段的平均爆速。

C 、高速摄影法 或称光学法。

采用高速摄影仪将爆轰波阵面发出的光拍摄记录，得到爆轰波传播的距离-时间扫描曲线，再利用工具显微镜或其它仪器测出曲线上各点（即爆轰波通过装药任一断面）的瞬时速度（()()/
D t ds t dt =），或用分幅照相法测量爆轰波通过药柱的平均爆速。

此法可测出爆速变化的过程，其原理图如图6-3所示。

6.3 炸药的爆轰压
与爆速一样，炸药的爆轰压也是重要的爆轰参数之一，它是炸药的重要性能指标。

爆轰压力常简称爆压。

由第四章爆轰波Z-N-D 模型揭示的爆轰波结构可以知道，爆压是指爆轰波反应区终了时的C-J 面上的压力。

C-J 面后的爆轰产物等熵膨胀，压力逐渐降低，因此爆压C J P -低于前沿冲击波压力，又显著高于尾随的产物膨胀压力。

炸药的爆压与猛度密切相关。

在应用时，爆压的大小决定着与其直接接触的介质的破坏情况。

6.3.1 爆压的简化计算方法
根据爆轰理论，应用质量、动量和能量守恒方程，并应用C-J 条件、爆轰产物的状态方程，可以通过理论方法计算得到凝聚炸药的爆压及其它爆轰参数。

采用经验
的或半经验的状态方程，加上现代计算机技术可以得到较为精确的解，然而计算时需要使用大型电子计算机编制相当复杂的计算程序。

为此在工程设计和应用方面，往往采用经验公式对炸药的爆压进行估算，使过程极为简单，而计算结果具有一定的精确度，能满足工程设计和应用方面的要求。

A 、Kamlet 经验公式
Kamlet 公式除在本章前节已经介绍的用于爆速经验计算外，还可用于爆压的计算。

根据大量计算结果，采用本法得到的计算值与实际测量值之间的相对偏差，大部分在5%以内，因而适合于工程计算。

Kamlet 爆压经验公式为：
827.61710d P ϕρ=⨯ （6-19）
其中：1/21/2NM Q ϕ=
式中：d P —炸药的C-J 爆压，Pa ；ρ—装药密度，3g cm -⋅
例9、计算梯恩梯/黑索金50/50炸药在装药密度为1.603g cm -⋅时的爆压。

解：1000g 该炸药由2.20mol 梯恩梯和2.25mol 黑索今组成，其分子式为：
22.1824.5326.7320.12C H O N ，查表知TNT 和RDX 的生成热为： 3173.2210TNT Q J mol -=⨯⋅，3165.4410RDX Q J mol -=-⨯⋅
则该炸药的生成热（定压）为：
33312.2073.2210 2.25(65.4410)13.8410()f Q J mol -=⨯⨯+⨯-⨯=⨯⋅ 按表6-3中各式计算得：
226.73220.1224.53
0.02964822.18424.536426.735620.12N ⨯+⨯+==⨯+⨯+⨯+⨯
8826.735620.12824.5327.77226.73220.1224.53
M ⨯+⨯-⨯==⨯+⨯+
3
31[120.924.53196.8(26.730.524.53)13.84]10 5.79810()1222.1824.531626.731420.12
Q J g -⨯+-⨯-⨯==⨯⋅⨯++⨯+⨯
则：1/21/21/231/20.029627.77(5/79810)11.877NM Q ϕ==⨯⨯⨯= 按（6-19）式计算得：
82107.6171011.877 1.6 2.31610d a P P =⨯⨯⨯=⨯
对于含有惰性附加物的混合炸药，惰性附加物主要起顿感作用或粘结作用，不直接参与爆轰反应，因此对爆压无贡献。

铝粉等物质在爆炸过程中虽然参加化学反应，但这种反应是二次反应，放出的热量无法提供到爆轰波上来，因而对爆压不起作用。

为此，计算混合炸药的爆压时，可以不考虑惰性附加物和铝粉等物质的影响。

采用Kamlet 经验公式对混合炸药的爆压进行计算时，混合炸药的ϕ值为参加爆轰反应（不包括二次反应）各组分ϕ值的质量分数加和，即：
i i ϕϕω=∑ （6-20）
式中：i ϕ—混合炸药中参加一次爆轰反应的i 组分的ϕ值； i ω—上述i 组分的质量分数
例10、计算钝黑铝炸药（由黑索今/钝感剂/铝76/4/20组成）在装药密度为1.773g cm -⋅时的爆压。

解：查表6-4得： 13.877ϕ=
82107.61710(13.87776%) 1.77 2.51710()d a P P =⨯⨯⨯⨯=⨯
用Kamlet 经验公式计算的几种常用炸药的爆压与实测值的比较列如表6-14中。

(1)约含3%的惰性附加剂。

比须指出，用Kamlet 公式计算C 、H 、O 、N 炸药的爆压时，装药密度应大于
31.0g cm -⋅，对于临界直径很小的高密度炸药，其计算值更为准确。

B 、氮当量和修正氮当量公式
1978年我国炸药工作者张厚生提出了爆压计算的氮当量公式和修正氮当量公式：
2
1.092()0.574d P N ρ=-∑ （6-21） 21.106(')0.840d P N ρ=-∑ （6-22）
式中：d P —炸药的爆压，GPa ；N —炸药的氮当量； 'N —炸药的修正氮当量
例11、用氮当量公式和修正氮当量公式计算奥克托今在装药密度为3
1.817g cm -⋅时的爆压。

解：爆炸反应式：488822444C H O N N H O CO →++ 计算得氮当量为： 3.133N =∑
计算得修正氮当量为：' 3.171N =∑ 按（6-21）式计算的爆压为：
22
1.092()0.574 1.092(1.817 3.133)0.57434.814d a P N GP ρ=-=⨯-=∑
按（6-22）式计算的爆压为：
2201.106(')0.84 1.106(1.817 3.171)0.8435.876d a P N GP ρ=-=⨯-=∑
实测爆压值分别为35.22GPa 和36.27GPa 。

C 、ω-Γ法
根据爆轰理论，由ω-Γ法确定的爆压计算式为：
26
101
d D P ρ-⨯=
Γ+ （6-23）
0.5460(1)e ργ-Γ=+Γ- （6-24）
0,()
i
i
i
n n Γ=
Γ
∑∑ （6-25）
式中：d P —爆压，GPa ；D —由（6-8）式确定的爆速；Γ—绝热指数； γ—定压热容与定容热容的比热（/P V C C γ=）； 0,i Γ—i 产物的物质的量
表6-15 爆轰产物的0,i Γ值
例12、计算黑索今炸药（3666C H O N ）在装药密度为31.80g cm -⋅时的爆压。

解：根据表6-11，黑索今的爆炸反应式为：
366622243 2.1 1.50.90.450.15C H O N N H O CO CO CH C →+++++
18743.8D m s -=⋅
008.1
2.65
3.056
i
i i
n
n Γ=
=
=∑
Γ∑
()0.5461.81.25 2.651 2.91e -⨯Γ=+-=
()()6
2
1.088743.81035.71
2.911
a P GP -⨯⨯==+
爆压的实测值为34.7GPa 。

利用ω-Γ法还可以计算混合炸药的爆压，但与计算爆速一样，需要知道混合炸药的0Γ值以及Q 、ω（或爆速）值。

其中0Γ值可由下式方便地计算得到：
000i
i i
i i i i i
x n M n x M
∑
∑Γ==ΓΓ∑∑ （6-26）
式中：i x —混合炸药中i 组分的质量百分数；i M —混合炸药中i 组分的摩尔质量 6.3.2 炸药爆压的实验测定
炸药爆轰时C-J 面上的压力d P 使其爆轰性能的重要示性数，它的精确确定将为检验爆轰理论提供依据，因而具有强烈的破坏作用，故实验测定时在技术上遇到了
困难。

直到20世纪50年代开始才逐渐建立了测定炸药爆压的实验方法。

目前测定爆压比较成熟的方法有自由表面速度法、水箱法和电磁法三种。

自由表面速度法是测定炸药爆炸作用下金属板的自由表面速度，然后反推出炸药的爆压；水箱法是测定炸药在水中爆炸后所形成的初始冲击波的速度，然后反推出炸药的爆压；电磁法是直接测定爆轰产物的质点速度，再用以计算炸药的爆压。

A 、自由表面速度法 基本原理：自由表面速度法的实验装置如图6-4所示。

在被测炸药柱上端放置平面波发生器，被测炸药柱下端放置金属板。

当一维平面爆轰波沿药柱末端与金属板3的交界面上时，形成两个相反方向的冲击波，即传入金属板中的冲击波和向产物发射的冲击波。