敏感性

约瑟夫奈等提出的专有名词
敏感性是指在存在电磁骚扰的情况下,装置、设备或系统不能避免性能降低的能力;敏感性高,则抗干扰性低。

基本原理

在炸药的存储、运输和装配过程中,常常出现炸药暴露或曾经暴露在高温条件下的部分被约束在容器中时受到低速撞击的复合场景,可能导致炸药被意外被点燃,进而转化成为更剧烈的爆燃或爆轰,引发多种事故。长久以来,炸药的撞击安全性和热安全性一般是分开研究。Steven撞击实验广泛被用于研究炸药的撞击敏感性,确定带金属壳约束的炸药受钢制子弹低速撞击点火的临界速度。Idar等人对不同厚度的高能炸药进行改良的Steven实验,并提出力学因素导致的反应可能存在通用的机理。Vandersall等人研究了不同形状的子弹撞击炸药装药导致装药压碎,穿刺和贯穿情况,并提出了对应上述情况的几种点火机制,其中包括摩擦,剪切和应变。在炸药的热安全性方面,前人设计了多种烤燃试验用以观察炸药装药的响应并预测炸药在高温下的行为,为炸药热点火的研究提供有用信息。Steven实验和烤燃实验都可为建立数值模拟的初始数据库提供便利。目前这两方面的研究已经阐明,炸药的内部结构可能在撞击或高温作用下发生变化,热损伤和力学损伤在微观和宏观尺度下同时存在,因此在实际情景即热力复合的条件下,需要考虑热力耦合效应。PBX高能炸药在军事方面的应用使得其特性广受关注,它的主要成分为炸药晶体和粘合剂。炸药晶体的相变,吸热或放热粘结剂的影响以及这两种成分之间的巨大差异使得PBX炸药的损伤机制非常复杂,而实验研究中也体现出了热损伤与撞击敏感性之间关系的复杂性。Dickson等人提出,热点火期间PBX的热学性能与力学性能相互紧密耦合。LLNL实验室的Forbes等人测试了LX-04-01和LX-17的安全性行为,在170℃及250℃的高温下对两种炸药进行撞击试验,结果显示加热处理后的两种炸药的安全性均有下降倾向。Sandusky等人研究了PBX-9502不同温度下的撞击安全性,并与未加热的情景相互对照,结果显示,加热至240℃的炸药的点火阈值速度略微降低。

重要因素

通过对HMX基PBX炸药在不同烤燃温度下低速撞击实验的数值模拟,可以得到以下结论:炸药的发生点火的撞击阈值速度与烤燃温度的关系并非单一随温度升高而降低,而是随预加热温度先升高至预加热温度为 348.15K时达最大,此时阈值速度为 360m/s,后在更高的预加热温度下下降,数值模拟复现了实验中的现象。随着预加热温度升高,局部高温区位置由炸药表面剪切集中处,转向炸药中部主要受压缩处。这样的现象可能由于受热炸药强度降低,压缩对局部高温区升温的作用超过剪切效应而产生。由此可见,热软化对炸药的撞击敏感性起重要作用。