飞片存在状态对起爆过程的影响研究

飞片起爆技术从上世纪60年代产生以来就一直吸引着人们的注意。该项技术的关键就是能否产生出飞片，而且即使产生出了飞片，其存在的不同形式也将必然会对炸药的冲击起爆过程产生不同的影响作用。完整以及平面性保持完好的飞片与不完整或是平面性保持不好的飞片由于其撞击接触面积的不同，导致产生热点数的不同，因此会对炸药产生明显不同的冲击起爆效果。另外，如果飞片不存在，那么起爆炸药的激励源就只能是爆炸箔爆炸产生的“爆炸波”了，其冲击起爆机理也与飞片存在的情况有所不同。由此可见，飞片产生与否对起爆系统的冲击起爆机理以及冲击起爆判据的建立有着极其重要的意义。本文通过实验研究了中北大学自行研制的飞片起爆系统中飞片的存在状态对起爆过程的影响。

一、试验装置及原理

小飞片起爆系统主要由以下几部分组成：高功率脉冲电源、爆炸桥箔、飞片、加速膛、反射片、炸药和扁平电缆。可概括为两大部分，即高功率脉冲电源系统和飞片起爆装置。

其工作原理为：首先由高压脉冲电源给电容器充电，当电容器通过金属爆炸箔放电时，金属箔被汽化并加热至等离子态，由此产生的等离子体迅速膨胀，产生极高的压力，在反射片材料的限制下，使飞片从加速膛中心孔处被切割下来，经过加速膛加速后高速撞击炸药柱，从而实现对炸药柱的起爆。

二、理论分析

1.爆炸桥箔相变过程的研究

在放电回路接通之后，脉冲大电流对桥箔进行加热，因为加热速度非常快，吸收的热量来不及释放，桥箔温度迅速升高到熔点，变成液态。之后，过热的液态金属更快地达到沸点，热能使原子激发，克服材料的化学键和内力，开始汽化。在汽化开始之后，金属蒸气还不断向外膨胀，并向周围空气推出冲击波。膨胀又使蒸气内部压力降低，密度减小，当到一定程度时，由于电子碰撞电离将使膨胀开来的蒸气通道再次放电，并形成等离子体。金属箔的爆炸时间大约为1μs左右。

关于爆炸箔（爆炸丝）产生冲击波的理论计算和实验测量还有许多报导。和用X射线方法研究了爆炸金属箔的冲击波形成过程，他们发现当金属蒸汽开始飞散时形成了一个冲击波，波速约为3×103m/s。

根据上述分析，可以得出在足够高的起爆电压下，金属箔爆炸时，也能在炸药中产生冲击波并引爆炸药，即即使没有产生飞片，同样可以引爆炸药。