2.1 静爆试验结果
静爆试验现场见证板情况及摄像影像如图8所示。由图8可知,爆炸产生了巨大的火球和烟尘,无剩余壳体和含能材料,见证板上产生两个破片穿孔。
图8 静爆试验后现场情况
Fig.8 Damage after static explosive experiment
静爆试验获得了4m处的超压数据分别为0.101和0.0806MPa,另外一个测点数据线被打断,无超压数据,平均超压值为0.0908MPa,超压测试曲线如图9所示,与布放超压传感器距离的理论超压计算值相当,证明GW炸药完全爆轰。
图9 超压测试曲线
Fig.9 Overpressure curves of tests
爆轰产生壳体破片速度为1435m/s,与文献[12]中HMX基的JO-8炸药破片驱动速度提高30.1%,4m处见证板上有两处破片穿孔,证明GW炸药具有良好的破片驱动性能。
2.2 高速破片撞击试验结果
高速破片撞击试验现场情况及摄像影像如图 10所示。从图 10(a)中可以看出,破片质量为16g,速度为1818m/s时,试验样品壳体正面发生剪切和撕裂,背面无穿孔,装药壳体有过火痕迹,炸药在壳体内较为完整且发生黑化炭化,通过录像视频截图可知现场发生燃烧反应,试验支架和见证板完好无损,未检测到超压信号; 在图 10(b)中,当破片质量为16g、速度为2167m/s时,试验样品壳体发生破碎,断裂成两截,壳体发生大面积撕裂,有明显烧蚀过火痕迹,剩余炸药较少且发生黑化炭化,见证板无穿孔,试验支架被燃烧完全,未检测到超压信号; 从图 10(c)中可以看出,当破片质量为50g,速度为1412m/s时,现场无剩余壳体和炸药残骸,试验样品下方有明显凹坑和燃烧痕迹,支架被折断,见证板上产生38处穿孔,79处凹坑,超压信号线被壳体产生的破片打断,未获得超压数据。
图 10 破片撞击试验后现场情况
Fig.10 Damage after fragment impact
2.3 反应等级评估及分析
通过对比破片撞击试验现场破片情况与静爆试验现场情况,分析见证板上破片穿孔情况,将试验反应现象与反应等级评估进行对照,得到GW炸药的反应等级,见表2。
表2 高速破片撞击反应等级
Table 2 Reaction level of high-speed fragment impact
从图 10(a)中可以看出,当破片质量为16g、速度为1818m/s时,壳体有一处撕裂开孔,上下端盖较为完整,未见明显膨胀,并未产生破片; 炸药发生燃烧反应,直至燃烧完全,表面黑炭化; 见证板完整,无破片穿孔情况,综合分析反应等级为燃烧。从图 10(b)中可以看出,当破片质量为16g、速度为2167m/s时,壳体大面积撕裂,大块破片脱离壳体飞出,壳体撕裂,上盖螺纹连接部分飞出; 部分炸药抛出弹体后燃烧,少量剩余炸药在壳体内完全燃烧,表面同样黑炭化; 见证钢板上无破片穿孔,综合分析反应等级为燃烧。从图 10(c)中可以看出,当破片质量为50g、速度为1412m/s时,现场破坏较为严重,壳体完全破碎,现场未发现较为完整的破片; 无剩余炸药; 见证板上产生38处穿孔,79处凹坑。虽然试验超压数据未采集到,但是通过现场现象和见证板破坏情况,对比静爆试验结果,综合分析反应等级为爆轰。通过对比试验现象可知,随着破片速度提高,GW炸药反应也更加剧烈,当撞击速度高达2167m/s时,炸药也只是发生了燃烧反应,证明该炸药在16g破片撞击下具有良好的安全性,与文献[9]中浇注CL-20混合炸药不敏感性能较好的结论一致; 当破片质量增加到50g,在撞击速度为1412m/s时发生了爆轰反应,证明GW炸药在50g破片高速刺激下较16g破片高速刺激的响应程度更为剧烈。
GW炸药在破片撞击下安全性提升是因为采用了较高品质的CL-20和HTPB黏结剂体系。重结晶、球形化的ε-CL-20较工业品的ε-CL-20形状更加规则,接近球形,表面较光滑,晶体内部裂纹较少,在浇注过程中可以通过颗粒级配降低炸药之间的空隙,提高装药密度,达到降低炸药感度的目的; HTPB黏结剂体系有较好的力学性能,可以产生大变形,起到较好地包覆和保护作用,避免在破片撞击过程中产生更加剧烈的反应。