爆轰 试题

1、 燃烧转爆轰的条件
答：DDT 现象的出现和环境（压力、体系、开口、闭口、外壳强度）、炸药的化学性质（热分解动力学、燃速、点燃难易）、物理性质（密实、多孔）等一系列因素有关，
产生正常爆轰的充分必要条件是：药柱直径大于爆轰的临界直径，在药柱中形成强度超过引致爆轰出现所需的临界压力
cr p 。

1. 高密度炸药中向爆轰的转变
当炸药处于某种外壳内，且在外壳中已形成动态压力
dyn
p 时，如果
dyn p <cr
p ，那么LVD 的传
播稳定，这时在外壳内传播的压力不足以引发正常的爆轰；而一旦压力达到了cr p 值或者实
验条件变化使
cr p 值下降时，都可使LVD 过程不稳定，出现DDT 。

当环境条件近于DDT 的临
界条件时，加大药柱直径、延长外壳长度都会促进DDT 出现。

2. 低密度炸药燃烧向爆轰的转变
而结实外壳中的低密度炸药的DDT 过程只包括三个阶段，即顺层燃烧、对流燃烧、爆轰，很少出现稳定的LVD 过程。

表示DDT 特征的定量值是爆轰前长度 b.D L ，也即由引燃点到产
生爆轰时所在点的距离。

药柱的密度（即多孔性）影响
b.D L 值。

当孔隙率高时，DDT 很容易
出现；而当密度较高时，则难于出现DDT 。

炸药颗粒尺寸变小，可使 b.D L 值先下降，而后再
加大。

2、 粉尘爆炸的基本特点
答：①多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点 堆积粉尘上方的弥散粉尘发生了首次爆炸，那么爆炸产生的爆炸波会扰动堆积的粉尘，使其飞扬，形成新的粉尘-空气混合物，继而连续产生二次、三次爆炸。

②需要较高的点火能 从粉尘爆炸的过程可以得知，粉尘爆炸需要经历表面受热、释放气体再到气体爆炸的过程，所以需要足够的触发能量来引发粉尘初始必须的物理化学变化。

③破坏力强 粉尘爆炸燃烧时间长、产生的能量大，高压持续时间较长，且常常导致二次爆炸，所以对周围目标的破坏作用很强；
④能够产生有毒气体 粉尘爆炸往往是不完全燃烧，爆炸过程会产生大量一氧化碳等毒害体。

3、 爆轰与爆炸的定义差异及求解
答： “爆炸”是一种快速的化学和物理变化，特征是突然释放大量能量或者体积急剧膨胀，使爆炸体自身、爆炸产物或周围物质发生抛掷运动。

显然，爆炸是一个模糊的概念。

在激烈燃烧、爆燃、爆轰等过程中，都可能观察到“爆炸”现象。

1.爆炸极限的计算
(1)根据完全燃烧可燃气体的浓度
根据链烷烃类物质完全燃烧时可燃气体的浓度可以估算其在空气中的爆炸下限. (2)闪点法
可燃液体在闪点时的饱和蒸气分压，等于处于燃烧爆炸下限的混合气体中可燃气体的体积分数. (3)北川法
曰本学者北川彻三经过研究发现，各有机同系物中，可燃气分子中碳原子数与可燃气爆炸上限所必需的氧原子数2n0之间存在着线性关系，即满足关系：b a 20+=αn
(4)多种可燃气体混合物的爆炸极限计算
当混合气中含有两种以上的可燃气体时，可根据Le Chatelier 公式计算混合气体的爆炸极限. (5)可燃气体与惰性气体混合物的爆炸极限 ①经验公式法 ②图表法
2. 爆炸温度计算（绝热和定容）
假设：爆炸过程很快，在爆炸完成前体积几乎来不及变化，热量也来不及向周围环境散失，所有的爆炸热量全部用于爆炸产物的温升，即认为爆炸属于绝热、定容过程。

爆炸产生的热量完全用于加热爆炸产物，可以用式表示：
∑∑⎰-=
=
)]
T (T ,C
[n dT),C (n Q 12mi
V i
T T mi V i 2
1
燃烧热
反应的燃烧热可以通过查阅资料获取，也可通过能量守恒定律求解.
3.爆炸压力计算
爆炸压力可由理想气体状态方程估算。

爆炸前：p0V=n0RT0 爆炸后：pV=nRT
将以上两式相除，并整理得到：
000
T T
n n p p ⋅=
爆轰是一种发生放热化学反应的特殊反应，与爆燃、燃烧有本质区别。

爆轰时，化学反应由冲击波引发，爆炸从一端开始，向另一端进行。

那么，化学反应的阵面就会从一端推进到另一端。

如果推进速度高于声音在这种炸药柱中传播的速度，这种反应就叫爆轰。

胡哥尼奥特方程
q P P P P =+--
-
-)1
1(2)(
12
1121
1
2
2
ρρρργγ
（15-15）
瑞利方程
)
1
1
(12
212ρρ-
-=-m
P P （15-16）
解分析：
（1）Ⅱ区（弱爆轰区）的弱爆轰波，密度增加，速度减小 （2）Ⅳ区（弱爆燃区）的弱爆燃波，密度减小，速度增加
图 15-20胡哥尼奥特方程和瑞利方程解分析 图15-21 爆轰波结构模型
4、 液滴燃烧原理和参数分布
答：只要压力不太低，燃料液滴在氧化剂气体中的燃烧都属于扩散燃烧。

先是液滴表面受热蒸发（或分解）气化，燃料气体向周围扩散，氧化剂气体则向滴面扩散，两者相遇，在离滴面一定距离的地方形成球形或近似球形的扩散火焰。

随着燃料的消耗，液滴的直径逐步缩小，火焰的位置也向里移动，因此整个过程是与时间有关的非定常过程。

参数分布
（1）燃烧速度
液滴的燃烧速度计算公式为：()ln(1)s a v B R
ρρ=+
（2）燃烧时间
液滴的燃烧时间（也是蒸发时间）：b
b d t β2
=
碳氢燃料在空气中燃烧，燃烧常数
b β的数量级为秒厘米/102-
（3）火焰位置 火焰位置的表达式如下：
)
1ln(1)()1ln()1ln(0
,,0,,+⋅⋅
=+⋅+=
∞∞F O s F O f Y Y f a R v Y Y f B R
r ρρ 上式说明，如果燃烧速度快，火焰将离燃烧表面比较远。

因为0
,,F O Y Y f B ∞⋅>
，故液体燃料
扩散火焰永远不会达到液体表面，即R r f >。

（4）温度、浓度分布
火焰区是一个无限薄的面，在火焰内侧不存在氧化剂气体，在火焰外侧不存在燃料。

火焰内侧温度分布如下 1()(1)exp[ln(1)]1[(1)1]R
r P s R C T T Q B B Q B r -⎧⎫-=+-+-=+-⎨⎬⎩⎭
火焰外侧温度分布如下 10()[()][(1)1]R
r
P s Fs F Fs C T T Q H Y Y B HY -
-=+∆-+-+∆
火焰温度计算公式如下： 00
()()
()1P s O F P f s
O F Q
C T T fY H Y C T T fY Y ∞∞∞
-+∆-
-=
+
燃料浓度分布（f R r r <<）： 20()()()1exp[]s F F O O v R Y r Y fY fY ar ρρ∞∞
⎧⎫
=+---⎨⎬⎩⎭
氧化剂浓度分布（
f r r <<∞
）：20()()()1e x p []F O s O O Y fY v R Y r Y f ar ρρ∞∞⎧⎫
+=--
-+⎨⎬⎩⎭
5、 简述复合推进剂组分及功能
答：复合推进剂是由结晶氧化剂（硝酸盐、AP 、硝基化合物）及粉状金属燃料（Al 粉、B 粉），此外还有少量的其它成分，用高分子粘合剂粘结成一起的一种多相混合物。

一、氧化剂
氧化剂的主要作用有四：(1)提供推进剂燃烧所需要的氧，并生成气体以保证能量。

(2)作为粘合剂基体的充填物以提高推进剂的弹性模量和机械强度。

(3)控制氧化剂粒度大小，
调节推进剂的燃速。

(4)增大推进剂的密度。

二、粘合剂
粘合剂的作用是将固体氧化剂和粉状金属燃料粘结在一起，并提供燃烧所需的可燃元素。

三、金属燃烧剂
（1）加入金属燃烧剂目的在于提高推进剂的爆热和密度。

（2）燃烧生成的固体金属氧化物微粒，起着抑制振荡燃烧的作用。

四、固化剂和交联剂
固化剂和交联剂是热固性粘合剂系统的组成部分。

其作用是使液态的线型预聚物大分子转变成适度交联的网状结构的高分子聚合物，以提高固体推进剂的力学性能，防止高温下塑性流动，低温下发脆。

五、增塑剂
增塑剂的作用有二：
(1)降低药浆的粘度以改善其流变性能，有利于浇注工艺；
(2)降低固体推进剂的玻璃化温度以改善低温力学性能。

六、其他添加剂
复合推进剂中还有为了调节燃速而加入的燃速催化剂(也叫燃速调节剂)；为了防止粘合剂受空气氧化的防老剂(常用的是酚类和胺化合物)；调节固化速度的固化促进剂和抑止剂；降低药浆粘度的稀释剂(如苯乙烯)等附加成分。