油箱引燃增强效应的目标探究

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：图3.30活性聚能装药对内置油箱毁伤效应实验过程高速摄影图3.30活性聚能装药对内置油箱毁伤效应实验过程高速摄影（续）图3.31内置油箱箱体靶标毁伤效应3.引燃增强机理活性聚能侵彻体撞击非满油油箱作用行为可分为两种情况，第一种为活性聚能侵彻体穿透油箱壁后进入油气层，第二种为活性聚能侵彻体直接进入燃油层。由此可见，温度为30℃时，静止的油箱内航空煤油浓度处于可引燃范围内。

1.实验方法

活性药型罩聚能装药对油箱毁伤效应实验原理如图3.29所示。活性药型罩口径为90 mm，活性聚能装药通过炸高筒以1.0 CD炸高置于45钢钢靶上，钢靶厚度分别为50 mm和100 mm。钢靶下方为LY-12硬铝制密闭箱体，厚度为6 mm。箱体内设3层厚间隔铝靶，铝靶厚度为2 mm，各层铝靶间距为30 cm。油箱为非满油油箱，置于箱体最下层，内装二分之一0＃柴油。

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图3.29　活性药型罩聚能装药对油箱毁伤效应实验原理

2.实验结果

在不同钢靶厚度条件下，活性药型罩聚能装药对内置油箱毁伤效应实验过程高速摄影如图3.30所示。从图中可以看出，活性药型罩聚能装药起爆后，形成的活性聚能侵彻体首先高速侵彻上层钢靶，穿透钢靶后，进入密闭箱体内部；随后，活性材料在箱体内部发生剧烈爆燃反应，释放大量化学能，形成高温高压场，引燃燃油，导致箱体结构严重破坏，如图3.31所示。

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图3.30　活性聚能装药对内置油箱毁伤效应实验过程高速摄影

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图3.30　活性聚能装药对内置油箱毁伤效应实验过程高速摄影（续）

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图3.31　内置油箱箱体靶标毁伤效应

3.引燃增强机理

活性聚能侵彻体撞击非满油油箱作用行为可分为两种情况，第一种为活性聚能侵彻体穿透油箱壁后进入油气层，第二种为活性聚能侵彻体直接进入燃油层。在两种情况下，对油箱结构毁伤及燃油引燃机理截然不同。

击中油气层时，活性聚能侵彻体以一定速度在油气混合物内运动，运动过程中，活性聚能侵彻体发生爆燃反应，释放大量化学能，产生高温高压场，可直接引燃油箱内的油气混合物，最终引燃燃油，导致油箱结构破裂。

击中燃油层时，一方面，活性聚能侵彻体对油箱的撞击将在燃油内形成冲击波，部分动能转化为燃油动能，造成油箱壁变形；另一方面，活性聚能侵彻体在燃油内运动时，导致周围燃油温度升高，在这种情况下，液体燃油内及活性聚能侵彻体侵彻通道内氧含量极低，被加热的燃油往往需要与油箱内的油气混合物接触，或从油箱内喷射出遇到环境氧后才能剧烈燃烧。

1988年，Johnson等人通过研究炽热材质表面航空燃油的点火行为，给出了燃油点火判据，可表述为

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式中，ti为点火延迟时间；A为预指数因子；E为活化能；p为压力；R为普适气体常量；T*为温度；n为反应级别。

式（3.52）表明，对于特定燃油，引燃行为取决于燃油温度及其持续时间，燃油温度越高，点火延迟时间越短。对于常用航空煤油，A=1.68×10-8 ms/atm2，E=37.78 kcal/mol，n=2，可得到点火条件，如图3.32所示。

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图3.32　航空煤油点火条件

活性聚能侵彻体作用于油气混合物能否将其引燃，首先取决于油气混合物的浓度。考虑到油箱随飞机、导弹等运动，油箱内部存在一定液体油滴，因此，油箱内油气混合物的浓度除与燃油自身性质及环境温度相关外，活性聚能侵彻体以一定速度在油气混合物内运动时，侵彻通道内温度的升高将使燃油液滴汽化，从而进一步提高油气混合物的浓度，增加对燃油引燃概率。

假设油气混合物内液体油滴均匀分布，间距为S，油滴直径为d，则半径为r的活性聚能侵彻体在运动距离x后，遭遇液体油滴数可表述为