[发明专利]一种活性破片综合威力测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种活性破片综合威力测试装置及测试方法，目的是解决现有测试方法不准确问题。测试装置由封装壳体、金属滑块、吸能构件、止位挡板、密封挡环、限位螺栓、固定螺栓组成。金属滑块、吸能构件、止位挡板依次紧贴同轴嵌套于封装壳体内。金属滑块可自由滑动，密封挡环固定在封装壳体右侧。通过测量金属滑块位置变化读取吸能构件压缩位移量，根据吸能构件能量灵敏度系数得到吸能构件变形能；再测量毁伤冲击前后标点位置变化，计算金属滑块内最大压深、发生塑性变形区域的面积、体积，结合金属滑块能量平衡模型中各相关系数得到金属滑块变形能，两变形能之和为测试结果。本发明实现了活性破片威力快速无源测试并解决了测试不准确问题。

技术领域

本发明属于一种破片威力测试装置及方法，特别涉及一种活性破片撞击侵彻及释能的综合毁伤威力测试装置及测试方法，更具体地，是涉及一种在密闭空间内利用金属开坑和结构变形性能对活性破片综合毁伤能力进行测试的装置及利用该装置对毁伤能力进行测试的方法。

技术背景

活性破片是一种含能的毁伤元，它突破了传统弹药破片(自然金属破片)仅靠动能进行毁伤的威力限制，是一种以动能侵彻为基础，并通过撞击引发反应并释放化学能的反应性亚稳态材料破片。活性破片在与目标撞击时，发生动能侵彻的同时，还通过一定速度的化学反应释放出能量，产生爆炸效果，对目标内部或后部进行更大程度破坏。活性材料的动态能量释放特性直接影响到其撞击反应和终点毁伤等性能，所以对其整体能量释放特性的表征及评估对于活性材料配方设计、毁伤效应和性能评估等方面具有重要意义。

传统的能量释放威力测试方法是在静态条件下起爆炸药后进行，而活性材料的能量释放威力高度依赖于撞击过程，因此2005年美国NSWC的Ames发明了一种冲击作用下活性材料动态能量释放特性的实验测量方法(ventedchambercalorimetry,VCC)，即直接弹道实验，至今大部分研究活性材料释能特性的测试手段都是基于直接弹道实验，实验方法为在一个初始密封且一侧端盖为金属薄靶的圆柱形空腔内设置一固定的硬质砧板，活性材料弹丸以一定的速度穿透金属薄靶撞击至硬质砧板上，撞击过程后弹丸破碎成可在空气中持续燃烧的碎片群，碎片群持续反应放热使空腔内的空气温度升高，并通过压力传感器有源测量出空腔内的准静态压力值，从而分析出活性材料释放能量与该准静态压力的关系。

直接弹道实验可以较好地测试出活性材料反应释能参数，但活性破片作为毁伤元，其综合毁伤威力包括动能侵彻靶板时产生的开坑(或穿孔)、靶板运动、破碎反应释能等三个主要部分。直接弹道实验中由于硬质砧板是固定的，且通常使用坚硬材料制作以避免活性破片撞击后产生开坑影响对反应释能的测试，因此开坑(或穿孔)和靶板运动部分威力无法进行测试。另外，直接弹道实验中的测试，主要是依靠电学压力传感器对圆柱形容器内的空气热力学状态的变化进行测量，再分析换算得到活性材料的反应释能。由于测量是在密闭空间内进行测试，碰撞过程中产生的碎片颗粒(未反应或者反应不充分)会撞击到电学传感器敏感面上产生一定的寄生输出，导致综合毁伤威力测试结果不准确；同时反应过程中产生的振动和电磁干扰等也会对电学传感器的测量产生一定的影响，使得测量结果有偏差。

综上所述，若使用现有测试方法进行活性破片综合毁伤威力测试，则至少存在如下技术问题：

1.直接弹道实验忽略了硬质砧板的变形能和动能，导致无法准确测试出活性破片的综合毁伤威力。

2.直接弹道实验的电学测量系统易受空腔内环境影响，且需要进行热力学换算得到反应释能，使得数据测量不准确、数据处理较繁琐。