燃烧与爆炸物理复习总结

1.燃烧的定义？物质间发生剧烈氧化还原的化学反应，并伴随放热和发光，产生大量高温气体的过程，称为燃烧
2. 燃烧的基本特征？燃烧必须同时具备的条件？（1）燃烧体系中，必须有燃烧化学反应所需要的氧化元素和可燃元素。

（2）燃烧时，反应区所放出的热量，一部分通过热传导、燃烧产物的热扩散和热辐射的方式传给未燃烧部分物质，以维持继续燃烧，大部分热量则加热燃烧产物使之达到发光温度以上而发光，并随燃烧产物的辐射散失于周围环境中。

（3）燃烧传播一般以每秒数毫米至每秒数百毫米的速度一层一层地连续传播下去，但始终小于该介质条件下的音速。

（4）燃烧产物移动的方向与燃烧波传播的方向相反。

（5）凝聚物的燃烧要经过熔化、蒸发、升华、热分解、混合和扩散等中间阶段，才能通过燃烧化学反应转变为燃烧的最终产物。

（6）与其他化学反应相似，燃烧反应速度受到反应物浓度和温度的影响，燃速对外界条件（如压力、初温、扩散速度等）的变化敏感。

(1) 可燃物(2) 要与氧气接触.(3) 可燃物要达到燃烧时所需的最低温度——着火点.
3.爆炸的分类和具有的特征？之间的区别：(1)物理爆炸,物理爆炸是由于物理的原因引起的，此类爆炸过程释放的是物理势能。

爆炸过程没有新的物质产生。

(2)化学爆炸,化学爆炸是由于化学变化引起的，在此种爆炸过程中，系统的化学势能转变为热能而释放出来。

(3)核爆炸,核爆炸是由于原子核的裂变（如U235的裂变）或核聚变（如氘、氚、锂核的聚变）所引起的。

4.炸药的化学变化过程根据反应的速度和反应传播的特性
9可分为热分解、燃烧、和爆轰三种基本形式。

5.燃烧和爆轰的不同之处：
（1）传播机理不同：燃烧时通过热传导、热辐射及燃烧气体产物的扩散作用传入未反应区的；爆轰则是借助冲击波对炸药的强烈冲击压缩作用进行的。

（2）波的速度不同：燃烧传播速度很小（毫米-速米-数百米）；爆轰的传播速度数千米（TNT，6900m/s）。

（3）受外界的影响不同：燃烧受外界条件的影响很大；爆轰几乎不受外界的影响。

（4）产物质点运动方向不同：燃烧产物质点运动方向与燃烧波面传播相反；
爆轰产物质点运动方向与爆轰波传播方向相同。

三种化学反应直接是紧密相连的，在一定条件下，热分解可以转变为燃烧，燃烧可以转变为爆轰。

6.炸药的定义?按其应用的分类？
广义地说，能够进行爆炸的物质称为炸药。

在适当外部激发能力作用下，可以发生爆炸变化（速度极快且放出大量的热河大量的气体的化学反应），并对周围介质做功的化合物或混合物。

按应用分：起爆药、猛炸药（高能炸药）、发射药（或火药）以及烟火剂四类。

7.炸药爆炸的定义?爆轰的研究内容？
炸药爆炸是一种特殊的爆炸现象，是一个伴有大量能量释放、带有一个以超声速运动的冲击波前沿的化学反应区沿炸药装药传播的流体动力学过程。

爆轰的研究包括爆轰的起爆、爆轰产物状态方程、介质的相互作用、爆轰参数的实验测量和数值计算等。

8. 理想气体及其状态方程
所谓理想气体是指气体分子不占有任何体积、彼此之间不存在任何作用力（如分子之间的引力或斥力）的气体。

密度和压力不很高时可近似为理想气体。

9. 波及其分类：
波是物质的一种运动形式，由扰动产生。

通常可以分为两大类：一类是电磁波，另一类是机械力学波。

10. 扰动、弱扰动及强扰动
当介质（Medium）受到外界作用（如振动、冲击等）时，介质的局部状态参量就会发生变化，这就是扰动（Disturbance）。

如果扰动前后介质的状态参数变化量与原来的参数量相比是很微小的，则称这种扰动为弱扰动（Weak disturbance）或小扰动。

如果扰动前后介质的状态参数发生突跃变化，则称这种扰动为强扰动（Strongdisturbance）。

11.压缩波和稀疏波：
压缩波（Compression Wave）：扰动传过后，介质的压力、密度、温度等状态参数增加的波称为压缩波。

其特点是波传播的方向与介质质点运动方向相同。

稀疏波（Rarefaction Wave）：扰动传过后，介质的压力、密度、温度等状态参数下降的波称为稀疏波，其特点是波传播的方向与介质质点运动方向相反。

12.气体一维流动的基本方程：
所谓一维流动，是指在某一空间坐标x等于常数的平面上流体参数都是均匀分布的，并且在给定坐标x处的流体参数都只随时间t变化的流动，
另外在球坐标系中，中心对称流动问题也是一种一维流动，u=u(r,t)，其它参数也只是r和t的函数。

13. 冲击波波速方程及其物理意义？
14. 冲击波的冲击绝热方程（Hugoniot曲线）及其物理意义？
在 v-p 坐标平面上可以用一条以介质初态(v0,p0)为始发点的曲线来描述。

该曲线称之为冲击绝热线或Hugoniot曲线。

冲击波的H线是不同波速的冲击波在具有同一初始状态的相同介质中传过后所达到的终态点的连线。

（物理意义）
波速线是一定波速的冲击波传过具有同一初始状态的不同介质所达到的终态点的连线。

（物理意义）
15. 炸药的感度及感度的分类？
炸药在外界作用下发生爆炸的难易程度称为炸药的敏感度或炸药的感度(Sensitivity) 。

根据外界作用能量形式的不同，感度可分为：加热感度、火焰感度、撞击感度、摩擦感度、针刺感度、冲击波感度、光感度、静电感度等。

16. 谢苗诺夫的混合气体的热自动点火热爆炸理论？
它的基本观点是：在一定条件（温度、压力及其它条件）下，若反应放出的热量大于热传导所散失的热量，混合气体就会发生热积累，从而使反应自动加速，最后导致爆炸。

17. 热点成长为爆炸的条件及热点的成长过程？
只有当形成的热点满足一定条件，即具有足够大的尺寸、足够高的温度和放出足够的热量时，才能逐渐发展而使整个炸药爆炸。

研究表明，一般炸药热点要具备以下条件才能成长为爆炸：
（1）热点温度：300～600度；
（2）热点半径：10-3cm～10-5cm；
（3）热点作用时间：10-7s以上；
（4）热点所具有的热量：10-8J～10-10J。

热点形成和发展过程可分成以下几个阶段。

（1）热点形成阶段
（2）由热点向周围着火燃烧阶段（快速燃烧过程）
（3）由快速燃烧转变为低速爆轰。

（4）由低速爆轰转为高速爆轰。

18. 爆轰过程和爆轰波？
爆轰过程乃是爆轰波沿爆炸物一层一层地进行传播的，同时还发现，不同的爆炸物爆轰之后，爆轰波都趋向于该爆炸物所特有的爆速进行传播。

爆轰波是沿爆炸物传播的强冲击波，其传过后爆炸物因受到它的强烈冲击作用而立即激起高速化学反应，形成高温、高压爆轰产物并释放出大量化学反应热能. 19．爆轰波的C-J理论？
19世纪末研究发现，爆炸物的爆炸过程是爆轰波沿爆炸物的传播过程，并且发现爆轰一旦被激发，其传播速度很快趋向该爆炸物所具有的特定数值，即所谓理想特性爆速。

在通常情况下，爆轰波以该特征速度稳定传播下去。

在揭示爆轰波稳定传播的理论探索中，Chapman和Jouguet各自独立地提出了爆轰流体动力学理论，提出并论证了爆轰波稳定传播的条件及其表达式。

此理论简称为爆轰波的C-J理论
20. CJ理论假设？
CJ理论假设：流动是一维的，不考虑热传导、热辐射及其粘滞摩擦等耗散效应；把爆轰波视为一强间断面；爆轰波通过后化学反应瞬间完成并放出化学反应热，反应产物处于热化学平衡及热力学平衡状态；爆轰波阵面传播过程是定常的。

21. 爆轰波稳定传播的CJ条件？
爆轰波阵面后的稀疏波就不会传入爆轰反应区之中，因此反应区内所释放出来的能量就不会发生损失，而全部用来支持爆轰波的定常传播。

22 .CJ点的性质？
（1）在Hugoniot曲线上，CJ点的爆速最小。

（2）在Hugoniot曲线上，CJ点的熵值最小。

（3）在Rayleigh线上，CJ点的熵值最大。

23. ZND模型？
爆轰波的CJ理论把爆轰波阵面看成是一个理想的无厚度的强间断面，当它传过后原始爆炸物立即转化成爆轰反应产物并放出化学能。

但实际上，化学反应是有一定速率的，化学反应区有一定的厚度。

显然，CJ 理论未顾及爆轰波阵面厚度的存在及其内部发生的化学过程和流体动力学过程，因此不能用来研究爆轰波阵面的结构及其内部发生的过程。

24. 说明Rayleigh线和Hugoniot曲线的含义？
25. 均质炸药及其冲击起爆过程？
所谓均质炸药是指物理结构非常均匀，具有均一的物理与力学性质的炸药，如液态硝基甲烷、溶化的TNT、RDX和太安炸药的单晶均属于均质炸药。

对于这类炸药，在冲击波进入炸药后，在波阵面后首先受到冲击的一层炸药整体被加热，激发爆轰化学反应，形成超高速爆轰波，该超速爆轰波赶上初始的入射冲击波后在未受冲击的炸药中发展成稳定的爆轰。

26.非均质炸药及其冲击起爆过程？
所谓非均质炸药是指炸药在浇铸、结晶过程或压装过程所引起的炸药物理结构的不均匀性，如气泡、缩孔、裂纹、粗结晶、密度不均匀以及由于种种原因在炸药中混入杂质等。

实验研究表明，非均匀炸药冲击起爆现象特点就是起爆从受冲击炸药中的某些局部高温区——即所谓“热点”处开始。

27. 热点形成的原因？
1)炸药中空气隙或气泡在机械作用下的绝热压缩；
2)炸药颗粒之间，炸药与杂质之间、炸药与容器壁之间发生摩擦而生热；
3)液态炸药（或低熔点炸药）高速黏性流动加热；
4)超声振动、高能粒子（电子、α粒子、中子等）轰击、静电放电、强光辐射、晶体成长中的内应力等。

28. 均质炸药与非均质炸药的冲击起爆的不同？
（1）在均质炸药中，初始冲击波的速度是恒定的或随时间而略为降低。

而在非
均质炸药中，相应的波在它整个传播过程中是加速的。

（2）在均相炸药中，到高速爆轰的过渡是很突然的，在非均相炸药中，此过渡没有这样突然。

（3）均质炸药起爆所需的冲击波压力要比非均质炸药高得多。

（4）均质炸药中观察到起爆发生在隔板－炸药的分界面处，而压装的非均质炸药中激发爆轰的地点往往在冲击波阵面及其附近，具有较短的起爆延迟时间。

（5）在均相炸药中，直到起爆开始之前，初始冲击波后面的物质基本上不导电。

在非均相炸药中，初始冲击波阵面后的物质是完全导电的，并且过渡到高速爆轰时，变得更明显。

（6）在均相炸药中，起爆过程对于初温的变化或冲击波压力的变化比在非均相炸药中敏感。

29.热起爆机理？
30. 起爆深度？
是指炸药中出现爆轰点的位置距隔板-炸药分界面的距离，它与初始冲击波强度、隔板厚度及隔板粗糙有关。

31.临界起爆压力？
当入射压力低于某一界面值时，被发炸药将不能被起爆，此压力称之为炸药的临界起爆压力，用Pc来表示。

32. 均质炸药和非均质炸药的冲击起爆机理？
33.凝聚炸药的定义及其特点？
所谓凝聚炸药是指液态（liquid）和固态(solid)炸药。

与气体爆炸物相比，除形态不同外，凝聚炸药还具有密度大、爆速高、爆轰压力大、所形成的能量密度高等特点，因而爆炸的破坏性强、威力大。

此外，凝聚炸药的体态便于存储、运输、成型加工和使用，因而在军事和民用上获得了广泛的应用
34.说明凝聚炸药爆轰传播过程的直径效应？
如果装药的直径大，反应速度快，测试反应区较窄，膨胀波侵入的范围较小，能量利用率就越大，爆速就越大。

反之，能量利用率就低，爆速也低。

这种装药直径大小对爆轰波的传播过程和传播速度的影响就叫作炸药爆轰传播的直径效
应。

36. 哈里顿原理？
为了了解临界直径的本质，哈里顿提出应当考虑爆轰过程中能量侧向损失问题。

在有限直径药柱内，爆轰的传播化学反应的释能速度与侧向膨胀引起的能量耗散速度之比有关，能量损失随药柱直径减小而增大，从而造成波阵面上参数的下降及化学反应时间τ的增加。

当处于某一有限直径，即临界直径时，侧向能量损失过多，致使能够用来支持爆轰波的能量不足，导致爆轰不能传播下去。

37. 影响凝聚炸药爆轰传播过程直径效应的因素？
（1）炸药的性质及状态,炸药不同，临界直径和极限直径也不同。

（2）炸药颗粒度的影响, 炸药颗粒尺寸越小，临界直径越小。

（3）炸药密度,对于单质炸药，如TNT、RDX、PETN、HMX等，密度增加时临界直径较小。

但当炸药被压到接近结晶密度时，临界直径反而增大.
（4）装药的外壳, 外壳可使炸药的临界直径减小，这是因为外壳的存在减小了径向膨胀引起的能量损失。

38. 影响凝聚炸药爆速的因素？
1、炸药性质、
2、装药密度、
3、颗粒尺寸和装药外壳对爆速的影响、
4、附加物
5、轴向沟槽对爆速的影响、
6、低速爆轰现象
39.试分析凝聚炸药爆轰反应机理？
凝聚炸药爆轰波反应区内快速化学反应激发和扩展机理与炸药的化学组成和物理状态紧密相关。

爆轰波在传播过程中，炸药首先受到前沿冲击波的冲击压缩作用，使得炸药的压力和温度突然升高，但是，各类炸药的化学结构及其装药的物理状态不同，激发爆轰化学反应的机理会有较大差别。

40.简要说明凝聚炸药的三种爆轰反应机理？
三种爆轰反应机理：
1、整体反应机理
在强冲击波作用下，波阵面上的炸药受到强烈的绝热压缩，受压缩的炸药层各处都均匀地升到很高的温度，因而化学反应在反应区的整个体积内进行，故称为整体反应机理。

发生这类反应的大多是物理结构很均匀的均质炸药。

2、表面反应机理或“热点”机理
在冲击波的作用下，波阵面上的炸药受到强烈的压缩，但在被压缩的炸药层中温度的升高是不均匀的，因而化学反应首先从被称为“起爆中心”的地方开始，进而传到整个炸药层。

由于起爆中心容易在炸药颗粒表面以及炸药层中所含气泡周围形成，因而这种反应机理被称为表面反应机理。

固体粉状炸药、晶体炸药、含有大量气泡的液体炸药和胶体炸药等，在爆轰时多是按表面反应机理进行。

3、混合反应机理
这种机理是物性不均匀的混合炸药尤其是固体混合炸药所特有的，这种反应不是在炸药的化学反应区的整个体积内进行，而是在一些分界而上进行的。

由单体炸药组成的混合炸药爆轰时，首先是各组分自身反应，放出大部分热量，然后反应产物互相混合进一步反应生成最终产物。

因为在这种情况下，各组分的自身反应起决定作用。

故它的一些变化规律与单体炸药相同，其爆速基本上是组成它的单体炸药爆速的算术平均值。

41. 说明不定常爆轰现象?
当用爆速较高的传爆主装药时，在主装药的前部存在一段爆速高于主装药CJ 爆速的不稳定爆轰区，并且传入的冲击波速度与主装药CJ爆速相差越大，不稳定爆轰区越长。

当传入的冲击波速度低于CJ爆速但高于临界爆速Dc时，通常低会逐渐增长到CJ爆速。

传入的冲击波速度越低，不稳定爆轰区越长，当传入的冲击波速度低于临界爆速Dc时，不足以激发主装药的爆轰化学反应而逐渐衰减为声波。

42. 燃烧到爆轰转化过程的三个阶段和转化的条件？
燃烧到爆轰的转化过程大致可分为三个阶段：
1）燃烧波震面后产物压力的迅速提高，进而造成压缩波向未反应炸药的传播；2）火焰波阵面前方压缩波扰动的追赶聚集从而在未反应炸药内的某一距离处形成具有一定强度的冲击波；
3）未冲击波引爆未反应炸药的阶段，即SDT阶段，
转化的条件：
1)单位体积炸药中燃烧面积迅速扩大，如在冲击作用下形成大量的裂纹致使
燃烧比表面集聚然扩大，燃烧失稳，使燃烧区压力急增，燃烧加速，最后形成爆轰
2)炸药或推进剂在燃烧时存在包装或外壳，燃烧产物不能及时扩散，致使燃
烧区压力迅速提高，形成冲击波压缩未反应炸药，转化成爆轰。

3)燃烧波正面前方炸药中存在缺陷，在冲击作用下容易形成热点，形成爆轰。

43. 爆轰波的自然波形？
在无限大的均质炸药中的某点引爆后，爆轰波正面呈球面形，并以引爆点为中心沿炸药向外传播，传播方向垂直波阵面，波阵面的曲率半径随传播距离的增大而增大。

对于有限尺寸的柱形均质炸药在轴线上进行点引爆时，爆轰波阵面除了在边缘处受稀疏波的影响弯曲较严重外，整个波阵面也呈球形。

随着爆轰波传播距离的增加，开始一段距离内，波阵面的曲率半径传播距离增加而线性的增加，但当药柱长度大于某一极限长度lm时，波阵面的曲率半径R趋近于一个恒定的RM.
44.爆轰波形的控制及目的？
所谓爆轰波形状控制是指采用一定的方法控制爆轰波传播的方向，以达到改变爆轰波形状的目的。

一般采用的方法有：在炸药中设置惰性块；改变引爆方式（改变引爆位置，多点引爆等）以及采用高低速炸药组合灯。

控制爆轰波形状可以有效的利用炸药的能量，提高战斗部的威力。

在战斗部威力设计中，往往需要调整或控制装药的爆轰波形以提高战斗部的爆炸作用效果。