1.1  本论文研究意义

目前对火工品高过载试验的方法主要有马歇特锤击试验法、落球碰撞试验法、冲击摆试验法、Hopkinson杆应力波加载试验技术、空气炮加载碰撞和实弹射击等。马歇特锤击试验能达到的最大加速度为3万g，已经不能满足现代武器弹药和火工品的考核要求，而实弹射击的实验成本又过高、风险大且试验数量少，不能提供准确的可靠的数据作为指标。空气炮是一种室内模拟冲击过载试验的装置，对弹丸着靶模拟还原度较高，满足对火工品的高加速度过载的模拟。论文网

冲击片雷管在作用过程中具有高安全性和高可靠性，符合现代军事战争要求，并作为未来战争中将大量使用的火工品，我们将冲击片雷管作为主要研究对象，利用空气炮对其进行高过载实验，并对其进行数值模拟，得到不同材料下冲击片雷管的抗过载性能，这对于未来使用冲击片雷管应用于武器弹药中获得其高安全性与高可靠性具有重要意义。

2  冲击片雷管

2.1  冲击片雷管简介

冲击片雷管（Slapper Detonator），又称为爆炸箔起爆器（Exploding Foil Initiator）。其概念最早由劳伦斯利弗莫尔实验室（LLNL）的Stroud在1965年提出。爆炸箔起爆系统（Exploding Foil Initiator system，EFIs）也叫作直列式安全起爆系统（In-line Safe and Arming Apparatus），其组成包括脉冲功率单元和爆炸箔起爆单元两部分。脉冲功率单元为爆炸箔起爆单元提供电能，包括变压器、高压储能电容、高压开关盒控制电路等。爆炸箔起爆单元也称为冲击片雷管，主要包括金属桥箔、飞片层、加速膛和钝感装药。EFIs中采用钝感装药取代通常使用的较敏感的起爆药并采用高电压脉冲功率技术，因而在加工或勤务处理是的安全得到了本质性提高，并能够在强辐射、杂散电流等恶劣环境下可靠地工作，这是EFIs的突出优点，并由此广泛应用在了导弹、炸弹中，获得了很好的安全性评价。图1为爆炸箔起爆系统结构图。

图2-1 爆炸箔起爆系统结构图

2.2  冲击片雷管作用原理

由图2-1，脉冲功率单元能在很短的时间内通过高压变压器将直流低压转化为直流高压，并给储能电容器充电，通过触发高压开关，快速在起爆回路中产生大电流脉冲。金属桥箔在高电压、大电流作用下在极短的时间内被加热，迅速气化，产生高温高压等离子体，等离子体迅速膨胀，剪切贴在桥箔上方的聚酰亚胺，并高速驱动飞片，撞击装药，进而起爆钝感装药。

2.3  爆炸箔起爆系统研究现状

3  空气炮简介

3.1  空气炮

空气炮又叫气体炮，它是当前世界上应用最广的实验室用冲击加载装置。由于气体炮具有高速发射弹丸的能力，它的冲击加载可在固体材料中产生几百MPa 至几百GPa的冲击波压力，是研究材料在动态高压下的状态方程、本构关系以及断裂和相变的有效工具，同时，也是研究高速弹道学的理想装置。在课题中，我们使用空气炮发射装载冲击片雷管的弹丸，在不同的冲击压力下研究冲击片雷管的抗过载能力。

现在一般火炮的发射速度都不超过2 km/s，其原因是发射药装药量与弹丸质量数量级相当，而且火药气体分子量较大，造成发射能量过多消耗在推动火药气体上。基于这个原因，人们尝试研制轻气体作为介质的空气炮。