激光驱动飞片技术的国内外研究现状

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激光驱动飞片技术的国内外研究现状

激光驱动飞片技术是20世纪70年代由美国SANDIA实验室首先开发并使用的一项新技术。 在1961年召开的第二届爆炸会议上,美国波音公司的Keller和Penning及空军武器试验室的Guenther发表了关于使用电爆炸金属箔来将聚对苯二甲酸乙酷薄片(Mylar:polymethylterephthalate,杜邦公司生产)和聚甲基丙烯酸甲酯片(Lucite:polymethylmethacrylate,杜邦公司生产)加速到4mm/usec的速度的文章。

这些装置被用来在Lucite靶中产生高达80千帕的压力,并被称为冲击片(Slapper)。

1965年,利弗莫尔所(LivermoreLab)的Stroud[2]提交了一篇关于用冲击片作为炸药冲击起爆器的专利申请。

由此诞生了爆炸箔起爆器(EFI)。

它利用在带状线导体上的细颈状薄金属箔爆炸产生的等离子体剪切并推动一塑料飞片,通过加速膛撞击炸药而使其爆轰。 在第六届国际爆轰会议上,美国劳伦斯利弗莫尔实验室的Weingart报导了以同样原理工作的用于炸药引爆研究的第一套电炮装置,这套电炮装置可以把厚的Mylar冲击片加速到14000m/s。 1972年Barker和Hollenbach利用高精度的激光速度干涉仪进行测量,该技术精度高而且可以用来监测飞片飞行速度变化的全过程。 1978年3月,新墨西哥Sandia实验室的[3]对用于冲击起爆猛炸药的最佳飞片进行了研究,他认为选择最佳的飞片材料,对起爆判据的敏感程度以及系统的性能可以得到改善。 1981年,Voreck和Velicky研究表明,对于一个固定的加速膛长度,发火电压和飞片撞击速度之间存在一个近似的线性关系,与根据格尼模型所作的分析相符。

1965年美国California大学LosAlamos科学实验室的[4],1980年美国Sandia实验室的[5]等都从不同方面研究了用飞片撞击试验方法评价各种炸药的冲击起爆特性。 由于其具有高精度、瞬发性好、起爆能量高、简单安全、成本低等特点,在激光起爆、动高压加载、材料超应变、模拟太空粒子运动规律以及金属箔板快速成型等方面有广泛的应用前景,受了专家学者的高度重视,展开了大量的研究。 10254源`自*六)维[论*文网我国从1967年开始激光点火的研究。

早期的工作主要侧重于激光引爆炸药的实验研究,之后在激光点燃烟火药、激光感度实验、激光点火机理与过程、激光点火的数值模拟、激光点火的安全可靠性分析等方面进行了不同层次、不同方向的研究。

如孙承伟等人[6]使用输出能量为10J,脉宽分别为60ns、80ns、200ns的Q开关钕玻璃激光器对PbN3、PETN、RDX等进行了激光引爆实验,测定了临界点火参数,并观察了掺锆PETN的爆轰建立过程,同时研究了激光参数和装药参数对激光点火的影响;唐贤忠[7]建立了激光引爆炸药的实验装置,使用脉宽为160ns,峰值功率为170mW,输出能量为40J~50J的调Q激光器,着重对激光能量、激光波形以及爆轰参数的测定进行了研究;王作妮[8]通过实验分析总结了降低猛炸药激光引爆能量的方法;陈旦鸣[9]研究了不同掺杂对PETN起爆能量的影响,发现PETN中掺入少量钛、锆、钼、铝或镍,可以不同程度的降低起爆阈值能量,其中效果最为明显的是掺锆的PETN,它的起爆阈值能量仅为71mJ,而纯PETN的起爆阈值能量为200mJ;朱升成等[10]在点火药Ti/KClO4和Zr/KClO4中掺入石墨,研究其对药剂激光二极管点火性能的影响。 发现掺杂石墨能够降低Zr/KClO4的能量阈值,改变加入量,点火阈值也发生变化,并且在加入量为1%时达到最佳值。

闫大鹏[11]等实验研究了小型脉冲YAG激光器引爆或引燃起爆药的可能性,比较了激光器在调Q和自由振荡两种工作状态下的点火效果。

实验研究发现,当泵浦电压降低到一定值时,调Q工作方式的脉冲YAG激光器不能引爆或引燃起爆药,而自由振荡方式的脉冲YAG激光器能引燃起爆药。 根据这一结果以及热起爆机理,提出了引爆或引燃药剂所需激光能量密度的判据,并采用外调制序列脉冲激光光源作为探测光源,大口径长程F-P干涉仪作为流场显示仪,扫描式高速摄影仪作为记录装置,获得了激光引爆起爆药爆轰流场的时间序列干涉图和激光引燃起爆药的燃烧温度场时间序列干涉图,并从爆轰流场的时间序列干涉图中定量计算了冲击波传播的速度;冯长根[12]运用热爆炸理论和热点火理论研究了强激光起爆问题,并采用不同方法对强激光起爆的临界条件进行了数值计算,编制了极具应用价值的计算程序,获得了一系列重要的结论;孙同举[13]等运用光声检测等实验手段和数值计算等方法,着重研究了烟火药B/KNO3的激光点火特性,通过实验观察记录了B/KNO3在激光点火过程中的二次发火现象,讨论了其产生的机理。 激光驱动飞片技术的国内外研究现状:。