活性弹丸试验方法之化学能释放测试方法

活性弹丸碰撞引发化学能释放的显著特点，一是依靠动能碰撞形成的冲击波引发材料碎裂和温升，从而激活活性毁伤材料。二是活性弹丸具有一定长径比，冲击波在内部传播时会发生衰减，造成活性弹丸碎裂程度不均，化学反应特性存在差异；或者说，在碰撞条件下，活性毁伤材料爆燃率显著依赖于弹靶作用条件。为此，需针对活性弹丸碰撞引发化学能释放行为，建立相应的测试系统，重点研究弹靶作用条件对化学能释放影响特性。

图1.2　碰撞速度对活性毁伤材料爆燃与能量释放影响

活性弹丸碰撞引发化学能释放测试系统如图1.3所示，主要由弹道枪、内爆超压测试罐、压力测试系统、测速系统和高速摄影系统等组成。弹道枪口距压力测试罐8～10 m。测速网靶距压力测试罐0.5～1 m，以测量活性弹丸着靶速度。压力传感器安装于压力测试罐圆柱壁面，并通过数据采集系统记录压力信号。弹靶作用及弹丸激活发生化学反应过程通过高速摄影系统记录。

图1.3　活性弹丸碰撞引发化学能释放测试系统

压力测试系统主要由压力传感器、测试电路、电压放大器、滤波器、数据采集器、计算机和电源等七部分组成。一般选用应变式压力传感器，测试电线采用4芯屏蔽线缆，双通道电压放大器可自动调节零点。实验前，根据实验条件合理设置测试参数，并对压力传感器进行标定，以确定传感器工作方程系数。一般情况下，压力传感器工作线性方程可表述为

式中，X为测试电压值；p为超压信号值；a、b为传感器标定系数。(www.xing528.com)

线路连接后，合理设置放大器测量挡位和采集系统测试参数，在实验过程中也可根据实验结果对测试参数进行修正调整。需要注意的是，在测量过程中，若出现传感器损坏或线路断裂等问题，应及时关闭电压放大器电源，再检查测试线路或进行压力传感器更换。图1.4所示为典型的压力测试系统。

图1.4　压力测试系统

典型内爆超压测试罐系统如图1.5所示，主要由罐体、压力传感器、迎弹面靶、二次碰撞靶组成。罐体为圆柱形，容积根据活性弹丸质量及具体测试需要设计。实验中，活性弹丸首先利用自身动能穿透迎弹面靶，进入罐体后与二次碰撞靶作用，进一步碎裂，从而充分激活并发生爆燃反应。爆燃反应压力由安装于罐体孔位的压力传感器测量，并通过压力测试系统记录分析。

图1.5　内爆超压测试罐系统

需要特别说明的是，图1.5所示超压测试罐主要模拟导弹、固定翼飞机等无防护或轻型防护目标，研究活性毁伤元在穿透典型目标蒙皮/防护层后，与目标内部结构二次碰撞所产生的终点毁伤效应。事实上，活性毁伤元化学能释放效应除了与材料特性相关外，还显著受迎弹面靶厚度、碰撞速度和角度，尤其是穿靶后活性毁伤材料碎化特征影响。因此，着眼于活性毁伤材料释能效应研究，超压测试罐内可以不用设置二次碰撞靶。