爆轰物理

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1.1基本概念
▪ 核爆炸所产生的热可以使周围空气极其迅速膨胀 并且能使周围的所有物质气化。
核爆炸是一个微观过程,该过程中所释放的 能量主要是存储在原子核内中子、质子之间的结 合能。
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1.1基本概念
2.炸药(Explosive) ▪ 广义地说,能够进行爆炸的物质称为炸药。 ▪ 但有一些物质在一般情况下不能爆炸,但在 特定条件下却能爆炸的,如发射药、火箭推 进剂。 ▪ 苦味酸和TNT在诺贝尔发明雷管之前不被视 为炸药,而是用作黄色染料;
利。
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1.1基本概念
(c)高速碰撞 速度为Vp=8000m/s的钢质弹 丸冲击钢靶,产生的压力可达 300GPa,温度可达数千度。
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1.1基本概念
(d)激光 激光可使金属熔化和气化,产生的高温可达
104-105度。
物理爆炸是一个宏观过程,该过程中所 释放的能量是存储在物质的分子之间或原子 之间的机械能,或者存储在电磁场中的电磁 能。
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1.1基本概念
(2)化学爆炸(Chemical explosion) ▪ 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。 ▪ 例如,氢气、甲烷、乙炔以一定比例与空气混合 发生的爆炸、炸药爆炸都属于化学爆炸。 CH4 + 2O2 = 2H2O + CO2 + Q1
❖ 丁儆教授1980年在美国第七届国际烟火技术会 议(IPS)上做报告述及中国发明火药和烟火技术 的事实,引起许多欧美学者的惊疑,因为西方 中学教材上都说火药是英国的罗吉·培根 (Roger Bacon)发明的。
❖ 1985年和英国的李约瑟讨论,得到了他的赞同。 先后在日本(1987年)和美国(1989年、1990年) 做学术报告,宣讲我国古代的成就。
炸药爆炸反应所放出的热量称为爆热。
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1.2炸药爆炸的基本特征
过程的高速度
C:8924kJ/kg Benzene(苯):9762kJ/kg TNT:4190kJ/kg
C、苯燃烧的时间为数分钟至几十分钟; TNT爆炸仅需十几到几十个us。
由于炸药爆炸的时间极短,爆炸反应所放出的能量几乎全 部聚集在炸药爆炸前所占据的体积内,因此能达到很高的能量 密度。 ❖ 炸药爆炸过程进行的速度,系指爆轰波在炸药中传播的直线速 度,这个速度称为炸药的爆速。炸药的爆速通常在每秒数千米 至一万米之间。
1.2炸药爆炸的基本特征
❖ 炸药的爆炸变化是一种化学过程,它与一般化学反应过程相 比,具有以下特点:
反应的放热性: 这是爆炸性化学反应所必须具备的第一个条件。 在低温下: NH4NO3→NH3+HNO3-17KJ 用雷管引爆: NH4NO3→N2+2H2O+0.5O2+126KJ 前者就没有爆炸性,后者才有爆炸性。
▪ 烟火剂:通常由氧化剂、有机可燃物(或金 属粉)加入少量粘合剂混合而成。军事上, 利用其速燃时产生的光、热、烟、色、声等 效应用于各种用途,如照明弹中的照明剂、 烟幕弹、燃烧弹等。
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1.1基本概念
按其组成分:单质炸药、混合炸药。 ▪ 单 质 炸 药 : 单 质 的 主 要 有 : TNT 、 RDX 、 特 屈 儿
❖ 对于大直径药柱来说,爆轰波阵面近似平面,
且以恒定波速向前传播。爆轰波的速度为
103~104m/s。
➢ 爆轰的研究包括炸药的起爆、爆轰波结构、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。
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典型爆炸
1.1基本概念
问题: 爆炸和爆轰的区别?
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1.2炸药爆炸的基本特征
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爆轰物理
第1章 绪论:爆炸的基本概念及炸药爆炸 第2章 弹药的起爆机理 第3章 冲击波导论 第4章 爆轰波的经典理论 第5章 气体爆轰理论 第6章 凝聚炸药爆轰理论 第7章 爆轰产物的流动及其对介质的作用
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爆轰物理
❖ 参考书:
▪ (1)张国伟主编.《爆炸作用原理》.国防工业出版社, 2006年
▪ (2)张宝平,张庆明,黄风雷编. 《爆轰物理学》. 兵 器工业出版社, 2009年
例子:云爆弹;温压弹
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1.1基本概念
(3)核爆炸(Nuclear explosion)
▪ 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。如 1964年我国研制成功的原子弹、1966年研制成 功的氢弹。
▪ 核爆炸可形成数百万到数千万度的高温,在爆心 区形成数百亿大气压的高压,同时还有很强的光、 热的辐射以及各种高能粒子的贯穿辐射。核爆炸 的能量相当于数万吨到数千万吨TNT炸药爆炸的 能量。
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1.1基本概念
▪ 实际上,许多爆炸过程没有产生气体的,如闪电; 许多爆炸没有声音的,如月亮上的火山爆发,许 多爆炸没有机械效应的,如激光束蒸发金属,但 是,所有的这些爆炸过程都有能量的快速释放和 转移。 ▪ 因此,爆炸可简单地定义为:由能量极为 迅速释放而产生的一种现象(a phenomenon resulting from a speedy release of energy.)。
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1.1基本概念
▪ 爆炸具有极大的能量释放速度、形成极高的能量 密度,并迅速转化为对外界介质做机械功或形成 能的辐射和压力突跃——冲击波的传播等特点。
▪ 爆炸过程中,描述系统状态的物理量会在极短的 时间内和极小的空间内发生急剧变化。
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1.1基本概念
▪ 我们听过的有关爆炸的名词很多,如炸药爆炸、 核爆炸、地震、高速碰撞、信息爆炸、人口爆炸 等等。
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1.1基本概念
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1.1基本概念
1.爆炸(Explosion) ▪ 爆炸是自然界中时常发生和人类生存活动 中常见到的一种现象。
▪ 爆炸的例子:烟花爆竹、高压蒸汽锅炉、 弹药爆炸、恐怖活动(美国911、汽车炸弹) 等。
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1.1基本概念
▪ 一些宇宙学家认为,当今宇宙是在一次大爆炸中开 始形成和发展的,而且至今这一过程尚未结束,宇 宙的年龄大约为137亿年,地球也是在一次大爆炸 中产生的,距今已46亿年。
爆轰物理
Explosion Physics
王瑞浩 18781636955
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爆轰wenku.baidu.com理
❖ 32学时,2学分。 ❖ 适用专业:弹药工程与爆炸技术、特种能源技术与
工程、安全工程及相关专业。 ❖ 是一门专业基础课,有关爆炸领域的入门课程。 ❖ 考核方式:考试(闭卷考试)+平时成绩(出勤、
作业、测试)。
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❖ 主要内容
▪ 在自然科学中,根据能量释放的特点,可以 把爆炸大致分为三类(P1~2): 物理爆炸 化学爆炸 核爆炸
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1.1基本概念
(1)物理爆炸(Physical explosion) ▪ 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。例如,蒸汽锅炉 和车轮胎的爆炸都是常见的物理爆炸现象。 ▪ 还有雷电、地震、激光照射金属气化造成爆炸、 高速陨石冲击地壳、穿甲、破甲等高速碰撞等 引起的剧烈突变现象都属于物理爆炸现象。
▪ (3)黄正平. 爆炸与冲击电测技术. 北京:国防工业出 版社 2006.
▪ (4)吕洪生等著 《连续介质力学(中)流体力学与爆 炸力学》 国防科技大学出版社
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第1章 绪论
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本章内容
第1章 绪论
❖ 爆炸、炸药、爆轰的基本概念; ❖ 炸药爆炸的特点; ❖ 炸药发生化学变化的类型; ❖ 炸药的氧平衡与氧系数; ❖ 爆炸物理学的研究历史。
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1.1基本概念
▪ 硝酸铵是化学肥料,被用于工程爆破炸药。 ▪ 因此,炸药与非爆炸物之间并没有十分明显的
界限。
❖ 【定义】:在适当外部激发能量作用下,可发 生爆炸变化(速度极快且放出大量热和大量气 体的化学反应),并对周围介质做功的化合物 或混合物。
➢ 炸药可以是固态、液态或气态,也可以是气 一液态或气一固态。军用和工业炸药多为固 态。
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1.1基本概念
C7H5N3O6(TNT)= 1.88H2O+2.06CO +1.03CO2+3.9C+0.62H2+1.5N2+QTNT
炸药爆炸所形成的温度可达3000~50000C, 压力高达102~104MPa。
化学爆炸释放的是分子之间或原子之间 的结合分裂能。化学爆炸会产生高压、高温 气体,即形成爆炸波。
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1.1基本概念
❖ 炸药的分类
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。
▪ 起爆药:很敏感,容易发生爆炸。主要用于 激发猛炸药爆炸的引爆剂,也叫初级炸药 ( Primary Explosive ) 。 常 用 的 有 : 雷 汞 [Hg(OCN)2]、叠氮化铅[Pb(N3)2]等。
▪ 猛 炸 药 : 也 叫 次 发 炸 药 ( Secondary Explosive)。比起爆药稳定,具有更高的爆 速和威力。常用于战斗部、弹丸的主装药。
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1.1基本概念
▪ 发射药(或火药):主要特点是能够稳定地 燃烧。主要用来发射枪弹、炮弹、及用来发 射火箭的推进剂,以及用来做点火药和延期 药的黑火药。
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1.1基本概念
(a)闪电 持续时间:0.1-1.0ms 温度:104K 压力:10-100atm
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1.1基本概念
(b)地震 由地壳弹性压缩能释放引起的地壳突然变动
(地震)是一种强烈的物理爆炸现象。 ❖ 地震的能量可达数百万吨TNT爆炸的能量。 ❖ 能量:1022-1026erg.(尔格) 约1015-1019J ❖ 2004年底印尼8.7级地震:相当于2.3亿吨TNT。 ❖ 2008年5月12日,汶川地震8.0级。 ❖ 最大一次地震(8.9级):1960年5月22日发生在智
(Tetryl)、HMX、苦味酸(PA)、硝基甲烷(NM)。 ▪ 混合炸药:混合的主要有:B炸药
(64RDX/36TNT)、奥克托儿(TNT/HMX)、梯 黑铝、PBX等。
不同炸药其感度、威力不同,混合后可以达到 我们所要求的感度和威力。
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1.1基本概念
❖ 我国是黑火药的故乡,黑火药是近代炸药的始 祖,而现代炸药的制造和应用始于18世纪。
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1.1基本概念
❖ 1771年,英国P.沃尔夫制得苦味酸,1863年, J.韦尔布兰绪制得梯恩梯。
❖ 1899年G.亨宁合成的黑索今在第二次世界大 战中受到各国的普遍重视。
❖ 1941年,G.赖特和W.巴克曼发现的奥克托今, 在战后得到了实际应用。
❖ A.诺贝尔的三大发明(代那迈特(Dynamite)、 爆胶和雷管)则被认为是近代炸药应用和发展的 基础。
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,并沿炸药装药传播的流体动力学过 程。这种带有高速化学反应区的冲击波称为爆轰波。
Products
Reacted Zone
D Unreacted explosive
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1.1基本概念
❖ 爆轰的引导区是个强冲击波,它向未反应区 传播,加热压缩未反应炸药使其发生化学反 应,这样反应所释放出来的能量就可以维持 冲击波向未反应区传播。前沿冲击波和放热 反应区通称为爆轰波阵面。
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1.1基本概念
3.爆轰(Detonation) 1881年,人们在研究管道中的火焰传播时发现
了爆轰现象,爆轰过程是一种强冲击波沿爆炸物一 层层传播的过程,在此过程中伴随着大量化学反应 热的释放。这种带有化学反应的冲击波就称为爆轰 波。
爆轰以波的形式在炸药中传播。
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1.1基本概念
【兵器名词大典】中爆轰的定义: ❖ 又称爆震。一种特殊的炸药爆炸现象,是一伴有大
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1.1基本概念
❖ 丁儆教授的研究表明,在公元8世纪中国就出现了 火药的原始配方,到10世纪已经应用于军事,北宋 初官修著的《武经总要》中记载有火炮、蒺藜火球 和毒药烟球等三种实战武器的火药配方。
❖ 火药的知识由阿拉伯人传人欧洲,直到13世纪,英 国的罗吉·培根才涉及火药的配方及应用,他的工作 比中国人晚300年~500年。
▪ 显然,认识爆炸现象的本质,研究和掌握爆 炸的发生、扩展及其对目标作用的规律,对 于发展国防科技,以及利用爆炸造福于人类 具有重大的实际意义。
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1.1基本概念
什么是爆炸? ▪ 最早认为爆炸是高压、高温、高速的冲击波。
▪ 1883年,Berthelot把爆炸定义为:气体的 突然膨胀,并伴随着声音和剧烈的机械效 应(the sudden expansion of gases into a volume much greater than their initial one, accompanied by noise and violent mechanical effect.)。
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