基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法

摘要

本发明属于炸药领域，提供了一种基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法，包括如下步骤：采用压力传感器、热电偶，获取基准TNT炸药、测评温压炸药在爆炸罐内冲击波超压曲线、热电偶响应温度曲线、罐体内准静态压力曲线，然后对试验数据处理，得到冲击波超压峰值、冲量、热电偶响应温度峰值、准静态压力峰值；计算温压炸药特征参量的TNT比，评价温压炸药的温压效应。本发明以爆炸罐为评价试验载体，以同质量TNT炸药为基准，定量的评价温压炸药温压效应，为温压型战斗部的研制、威力评价提供技术基础。

权利要求

1.一种基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，试验爆炸罐的耐冲击能力和罐体内氧气含量的确定；

采用试验爆炸罐进行温压炸药的内爆炸试验，所述的试验爆炸罐包括罐体(4)，所述的罐体(4)为密闭的双层罐体，在双层罐体之间设置有减震层(18)；罐体(4)一端设置有抽真空管(9)，罐体(4)的另一端开设有加装口(2)，在加装口(2)上安装有密封门(3)，在密封门(3)外侧的罐体(4)上设置有罐体出口(1)；在罐体(4)内壁的圆周上均匀分布有传感器安装板(6)，在传感器安装板(6)上开设有传感器安装孔(601)；在罐体(4)上还设置有进气管(7)、排气管(12)和连接器(14)；

根据试验爆炸罐的结构确定试验爆炸罐的耐冲击能力和罐体内氧气含量，罐体的耐冲击能力在罐体设计时已经确定，用TNT当量表示；氧气含量是指罐体内空气中氧气的质量；

罐体内氧气含量按照公式Ⅰ计算：

M0＝0.21×ρV (公式Ⅰ)

式中：

M0—罐体内氧气质量；

V—罐体体积；

ρ—空气密度；

步骤二，测试温压炸药质量的确定：

根据试验爆炸罐的耐冲击能力，确定测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，选取小于测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，以满足试验爆炸罐的安全许用要求，测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，按照公式Ⅱ得到最大的测试温压炸药的质量，公式Ⅱ如下所示：MTNT＝K·MTBX (公式Ⅱ)

式中：

MTNT—测试温压炸药的TNT当量；

K—测试温压炸药的TNT当量系数；

MTBX—测试温压炸药的质量；

根据最大的测试温压炸药的质量，选取一个测试温压炸药的质量；

步骤三，确定测试温压炸药所需要的氧气量是否满足要求：按照测试温压炸药分子式，计算测试温压炸药的氧平衡，再根据测试温压炸药的氧平衡和步骤二选取的测试温压炸药的质量，得到需要的氧气量，确定需要的氧气量是否满足要求试验爆炸罐的试验要求，当测试温压炸药需要的氧气量的5倍小于试验爆炸罐的罐体内空气中的氧气含量时，才满足温压炸药罐的试验要求；

当需要的氧气量不满足要求试验爆炸罐的试验要求时，返回步骤二，重新选取一个测试温压炸药的质量；

当需要的氧气量满足要求试验爆炸罐的试验要求时，将温压炸药的装药形状设置为球形或直径与高度比为1:1.2的圆柱形；

所述的氧平衡的计算方法如下：

温压炸药是混合炸药，其原子组成中除了C、H、N、O元素外，还有Al、Cl、F元素,因此将温压炸药的分子式表示为CaHbNcOdAleClfFg，按照公式Ⅲ计算氧平衡： (公式Ⅲ)

式中：

a、b、c、d、e、f、g表示温压炸药分子式中的原子数；

B—温压炸药的氧平衡，即1g温压炸药缺少或剩余氧的克数；

NOiAVi—温压炸药组成中被还原的原子数与其化合价之积；

NRiAVi—温压炸药组成中被氧化的原子数与其化合价之积；

Mr—温压炸药的分子量；

步骤四，罐体内温压炸药温压效应特征参量的获取方法：所述的温压炸药温压效应特征参量包括冲击波超压峰值、冲量、热电偶响应温度峰值和准静态压力峰值；

在试验爆炸罐内的传感器安装孔(601)上安装壁面反射压力传感器、热电偶和压阻型压力传感器，将测试温压炸药悬挂到试验爆炸罐的几何中心，由壁面反射压力传感器获取爆炸冲击波压力曲线，由热电偶获取热电偶响应温度曲线，由压阻型压力传感器获取罐体内准静态压力曲线；

通过壁面反射压力传感器获取爆炸冲击波压力的电压数据,电压数据除以壁面反射压力传感器的灵敏度得到冲击波超压-时间曲线，冲击波超压-时间曲线中陡峭上升的压力峰值为冲击波压力峰值，单位为MPa；

对冲击波超压-时间曲线正压时间段的压力积分，得到冲击波冲量值，单位为Pa·s；

通过热电偶获取热电偶响应温度的电压数据，对照热电偶的分度表，将电压数据转换为温度-时间曲线，温度-时间曲线中的温度峰值为热电偶响应温度峰值，单位为℃；

通过压阻型压力传感器获取罐体内准静态压力的电压数据，电压数据除以压阻型压力传感器的灵敏度，得到准静态压力-时间曲线，准静态压力-时间曲线中压力上升到平直阶段时的压力值为准静态压力峰值，单位为MPa；

步骤五，罐体内TNT炸药温压效应特征参量的获取方法：将与步骤四中的温压炸药相同质量的TNT炸药的装药形状设置为与温压炸药的装药形状相同，将测试TNT炸药悬挂到试验爆炸罐的几何中心，按照与步骤四相同的方法获取罐体内TNT炸药温压效应特征参量；

步骤六，获取温压炸药温压效应定量评价测试结果：对步骤四获取的罐体内温压炸药温压效应特征参量XTBX，与步骤五获取的TNT炸药的温压效应特征参量XTNT，按照公式Ⅳ求取TNT比η：η＝XTBX/XTNT (公式Ⅳ)。

说明书

基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法

技术领域

[0001] 本发明属于炸药领域，涉及温压炸药，具体涉及一种基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法。

背景技术

[0002] 在战斗部的研制过程中，需要根据作战打击目标，选取战斗部装药类型，实现对目标最有效的毁伤效果。随着高效毁伤炸药技术的发展，新型高能炸药的能量释放规律不同于传统高爆炸药，爆炸后对外输出的能量形式也不同，对目标产生的毁伤效果不同，比如温压型炸药，爆炸后除了产生与高爆炸药几乎相同的冲击波超压峰值外，还产生有氧燃烧反应，释放大量的燃烧热，产生高温、高压、窒息效应，对软目标和生物目标产生强大的毁伤作用；对于含铝类炸药，具有高爆热、高爆温和爆轰反应时间长的特点，爆炸后产生比传统高爆炸药幅值更高的陡峭上升的冲击波超压峰值，具有较强的对外做功能力，对坚固型目标结构产生强大的爆破效果。针对战斗部高效毁伤效应的需求，定量评价战斗部装药爆炸效应，是战斗部装药选型的关键，是提高战斗部毁伤能力的重要途径。

[0003] 对于炸药爆炸效应的评价，国内还没有统一的评价方法和标准，目前温压炸药爆炸后产生的温压效应评价方法主要依据GJB 5412-2005“燃料空气炸药(FAE)类弹种爆炸参数测试及爆炸威力评价方法”，通过炸药的自由地面试验，测量爆炸冲击波超压参量值，评价炸药的爆炸效应。而对于温压炸药由于炸药爆炸温压效应在自由场环境和有限空间环境下的表现不完全相同，在自由地面环境下，爆炸后主要表现冲击波超压作用，后燃烧产生的热效应、窒息效应不明显，且在开阔空间难于形成准静态压力效应，仅仅依据自由地面试验评价炸药的温压效应是不全面、不准确的。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的是，以密闭爆炸罐装置模拟温压炸药爆炸环境，作为测试温压炸药温压效应的试验载体，提出了一种基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法，以同质量TNT炸药为参考基准，在爆炸罐内测量测评炸药、基准TNT炸药在爆炸罐内爆炸效应的特征参量曲线，获取特征参量值，计算温压炸药爆炸效应特征参量相对于TNT炸药的比值，获得温压炸药温压效应参量相对TNT之比。

[0005] 为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：

[0006] 一种基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

[0007] 步骤一，试验爆炸罐的耐冲击能力和罐体内氧气含量的确定；

[0008] 采用试验爆炸罐进行温压炸药的内爆炸试验，所述的试验爆炸罐包括罐体，所述的罐体为密闭的双层罐体，在双层罐体之间设置有减震层；罐体一端设置有抽真空管，罐体的另一端开设有加装口，在加装口上安装有密封门，在密封门外侧的罐体上设置有罐体出口；在罐体内壁的圆周上均匀分布有传感器安装板，在传感器安装板上开设有传感器安装孔；在罐体上还设置有进气管、排气管和连接器；

[0009] 根据试验爆炸罐的结构确定试验爆炸罐的耐冲击能力和罐体内氧气含量，罐体的耐冲击能力是由罐体设计时已经确定，TNT当量表示；氧气含量是指罐体内空气中氧气的质量；

[0010] 罐体内氧气含量按照公式Ⅰ计算：

[0011] M0＝0.21×ρV （公式Ⅰ）

[0012] 式中：

[0013] M0—罐体内氧气质量；

[0014] V—罐体体积；

[0015] ρ—空气密度；

[0016] 步骤二，测试温压炸药质量的确定：

[0017] 根据试验爆炸罐的耐冲击能力，确定测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，选取小于测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，以满足试验爆炸罐的安全许用要求，测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，按照公式Ⅱ得到最大的测试温压炸药的质量，公式Ⅱ如下所示：

[0018] MTNT＝K·MTBX （公式Ⅱ）

[0019] 式中：

[0020] MTNT—测试温压炸药的TNT当量；

[0021] K—测试温压炸药的TNT当量系数；

[0022] MTBX—测试温压炸药的质量；

[0023] 根据最大的测试温压炸药的质量，选取一个测试温压炸药的质量；

[0024] 步骤三，确定测试温压炸药所需要的氧气量是否满足要求：

[0025] 按照测试温压炸药分子式，计算测试温压炸药的氧平衡，再根据测试温压炸药的氧平衡和步骤二选取的测试温压炸药的质量，得到需要的氧气量，确定需要的氧气量是否满足要求试验爆炸罐的试验要求，当5倍的测试温压炸药需要的氧气量小于试验爆炸罐的罐体内空气中的氧气含量时，才满足温压炸药罐的试验要求；

[0026] 当需要的氧气量不满足要求试验爆炸罐的试验要求时，返回步骤二，重新选取一个测试温压炸药的质量；

[0027] 当需要的氧气量满足要求试验爆炸罐的试验要求时，将温压炸药的装药形状设置为球形或直径与高度比为1:1.2的圆柱形；

[0028] 所述的氧平衡的计算方法如下：

[0029] 温压炸药是混合炸药，其原子组成中除了C、H、N、O元素外，还有Al、Cl、F元素,因此将温压炸药的分子式表示为CaHbNcOdAleClfFg，按照公式Ⅲ计算氧平衡：

[0030] （公式Ⅲ）

[0031] 式中：

[0032] a、b、c、d、e、f、g表示温压炸药分子式中的原子数；

[0033] B—温压炸药的氧平衡，即1g温压炸药缺少或剩余氧的克数；

[0034] NOiAVi—温压炸药组成中被还原的原子数与其化合价之积；

[0035] NRiAVi—温压炸药组成中被氧化的原子数与其化合价之积；

[0036] Mr—温压炸药的分子量；

[0037] 步骤四，罐体内温压炸药温压效应特征参量的获取方法：

[0038] 所述的温压炸药温压效应特征参量包括冲击波超压峰值、冲量、热电偶响应温度峰值和准静态压力峰值；

[0039] 在试验爆炸罐内的传感器安装孔（601）上安装壁面反射压力传感器、热电偶和压阻型压力传感器，将测试温压炸药悬挂到试验爆炸罐的几何中心，由壁面反射压力传感器获取爆炸冲击波压力曲线，由热电偶获取热电偶响应温度曲线，由压阻型压力传感器获取罐体内准静态压力曲线；

[0040] 通过壁面反射压力传感器获取爆炸冲击波压力的电压数据,电压数据除以壁面反射压力传感器的灵敏度得到冲击波超压-时间曲线，冲击波超压-时间曲线中陡峭上升的压力峰值为冲击波压力峰值，单位为MPa；

[0041] 对冲击波超压-时间曲线正压时间段的压力积分，得到冲击波冲量值，单位为Pa·s；

[0042] 通过热电偶获取热电偶响应温度的电压数据，对照热电偶的分度表，将电压数据转换为温度-时间曲线，温度-时间曲线中的温度峰值为热电偶响应温度峰值，单位为s；

[0043] 通过压阻型压力传感器获取罐体内准静态压力的电压数据，电压数据除以压阻型压力传感器的灵敏度，得到准静态压力-时间曲线，准静态压力-时间曲线中压力上升到平直阶段时的压力值为准静态压力峰值，单位为MPa；

[0044] 步骤五，罐体内TNT炸药温压效应特征参量的获取方法：

[0045] 将与步骤四中的温压炸药相同质量的TNT炸药的装药形状设置为与温压炸药的装药形状相同，将测试TNT炸药悬挂到试验爆炸罐的几何中心，按照与步骤四相同的方法获取罐体内TNT炸药温压效应特征参量；

[0046] 步骤五，获取温压炸药温压效应定量评价测试结果：

[0047] 对步骤四获取的罐体内温压炸药温压效应特征参量XTBX，与步骤五获取的TNT炸药的温压效应特征参量XTNT，按照公式Ⅳ求取TNT比η：

[0048] η＝XTBX/XTNT （公式Ⅳ）。

[0049] 本发明与现有技术相比的有益技术效果：

[0050] 本发明以试验爆炸罐作为试验载体，模拟了温压弹药实际使用的密闭环境，得到温压炸药温压效应定量评价测试结果，即温压炸药的冲击波超压峰值、冲量、热电偶响应温度峰值和准静态压力峰值，与同质量的TNT炸药的冲击波超压峰值、冲量、热电偶响应温度峰值和准静态压力峰值的TNT比，具有直观性和可比较性，为温压炸药温压效应的评价奠定了基础。

附图说明

[0051] 图1是本发明的主视图。

[0052] 图2是本发明的侧视图。

[0053] 图3是图1的A-A剖面图。

[0054] 图4是罐体出口结构图。

[0055] 图5是转臂部分的结构图。

[0056] 图6是密封门的剖视图。

[0057] 图7为传感器安装板的结构图。

[0058] 图8为传感器安装板和带颈法兰的剖视图。

[0059] 图9为起爆线连接结构的结构图。

[0060] 图10为半球罩的结构图。

[0061] 图11为骨架的结构图。

[0062] 图12是PMX温压炸药、TNT炸药冲击波压力曲线。

[0063] 图13是PMX温压炸药、TNT炸药热电偶响应温度曲线。

[0064] 图14是PMX温压炸药、TNT炸药准静态压力曲线。

[0065] 图中各标号的含义为：1—罐体出口，101—大支架，102—U型螺栓扣，103—大转轴，2—加装口，3—密封门，301—螺母，302—小转轴，303—螺柱，4—罐体，5—小支架，6—传感器安装板，601—传感器安装孔，7—进气管，8—骨架，801—螺纹孔，9—抽真空管，10—抽真空压缩机，11—带颈法兰，12—排气管，13—起爆线连接结构，131—压板，132—钢管，133—外法兰盘，134—内法兰盘，135—盖板，136—凸台，14—连接器，141—接线柱，15—抽风系统，16—半球罩，17—气孔，18—减震层，19—手柄，20—转臂，21—起爆器输出线，22—起爆雷管的导线。

[0066] 以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

具体实施方式

[0067] 下述实施例中用到的一种试验爆炸罐，如图1至图11所示，包括罐体4，所述的罐体4为密闭的双层罐体，在双层罐体之间设置有减震层18；罐体4一端设置有抽真空管9，罐体4的另一端开设有加装口2，在加装口2上安装有密封门3，在密封门3外侧的罐体4上设置有罐体出口1；在罐体4内壁的圆周上均匀分布有传感器安装板6，在传感器安装板6上开设有传感器安装孔601；在罐体4上还设置有进气管7、排气管12和连接器14。

[0068] 传感器安装板6通过带颈法兰11均匀安装在罐体4内壁的同一圆周上，传感器安装板6为圆形板，沿传感器安装板6直径方向上设置有传感器安装孔601，在传感器安装板6的圆周上分布有用于和所述的带颈法兰11紧固的通孔；带颈法兰11与传感器安装板6通过紧固螺钉紧固，带颈法兰11的颈部穿透罐体4；在带颈法兰11与传感器安装板6之间还设置有密封垫。

[0069] 连接器14通起爆线连接结构13安装在罐体4上，所述的起爆线连接结构13包括垂直穿过罐体4的钢管132，钢管132处于罐体4内部的一端固结有内法兰盘134，内法兰盘134上固结有盖板135；钢管132的另一端固结有外法兰盘133，外法兰盘133上固结有压板131；在钢管132靠近外法兰盘133一端的内壁上设置有凸环，凸环上开设有用于安装连接器14的凹槽，凹槽底部设置有O型密封圈；在压板131上设置有与所述的凹槽配合、用于紧固连接器14的凸台136；所述的连接器14安装在凹槽中，在连接器14上设置有接线柱141，接线柱141的一端通过穿过盖板135的导线与罐体4内部的起爆雷管的导线22连接，接线柱141的另一端与罐体4外部的起爆器输出线21连接。

[0070] 双层罐体之间均匀设置有用于连接双层罐体的骨架8，所述的骨架8由多个十字交叉的方形扁钢制成，骨架8与双层罐体的外层罐体固结，在骨架8上开设有螺纹孔801，双层罐体的内层罐体上设置有与所述的螺纹孔801配合的圆孔，内层罐体通过紧固螺钉与骨架8固结。

[0071] 罐体出口1为圆筒状出口，该罐体出口1的直径等于密封门3的直径，在罐体出口1的内壁上固结有大支架101和均匀分布的用于紧固密封门3的U型螺栓扣102。

[0072] 密封门3为圆饼状密封门，密封门3的内表面为球形面，在密封门3外表面的圆周上设置有与所述的U型螺栓扣102配合的螺柱303，在螺柱303上装配有螺母301；密封门3外表面的中心处固结有小支架5，小支架5与所述的大支架101通过转臂20连接，转臂20的一端通过大转轴103安装在大支架101上，转臂20的另一端通过小转轴302安装在小支架5上；在密封门3外表面上小支架5的一侧安装有手柄19，手柄19距离密封门3中心的距离为密封门3直径的四分之一。

[0073] 在罐体4的加装口2上设置有与密封门3配合的用于密封罐体4的O型密封圈，O型密封圈嵌装在加装口2上开设的凹槽中。

[0074] 进气管7、排气管12和抽真空管9伸入罐体4的一端均安装有表面开设多个气孔17的半球罩16，用于分散爆炸产生的冲击波；进气管7的另一端联接一个电磁阀，排气管
12的另一端通过一个电磁阀连接抽风系统15，抽真空管9的另一端通过一个电磁阀与真空计和抽真空压缩机10连接。

[0075] 双层罐体的外层罐体采用10mm厚的16MnR钢制成，双层罐体的内层罐体采用6mm厚的16MnR制成；所述的减震层18采用细玻璃棉制成，减震层18的厚度为70mm。

[0076] 利用上述试验爆炸罐进行温压炸药能量释放定量测试的过程如下：

[0077] （A）将壁面反射压力传感器、热电偶和压阻型压力传感器安装到传感器安装板6上的传感器安装孔601内；

[0078] （B）将压力传感器与数据采集系统连接，检查各传感器的工作状态是否正常；

[0079] （C）将起爆线与连接器14的外部接线柱141连接，检查起爆线的两根导线是否完好，然后将起爆线短路；

[0080] （D）打开密封门3，将试验炸药悬挂到罐体4内部的几何中心处，将雷管的导线穿过挡板的通孔连接到连接器14位于罐体4内部的接线柱141上，然后将雷管固定在试验炸药上；

[0081] （E）关闭密封门3，将密封门3上的螺柱303穿过U型螺栓扣102，拧紧螺柱303上的螺母301，将密封门3紧紧密封到罐体出口1端面是上；

[0082] （F）打开数据采集系统的电源，检查仪器设备的状态。确认正常后，将起爆线连接到起爆器上，给起爆器充电；再次确认数据采集系统和罐体4装置正常后，起爆雷管；

[0083] （G）试验炸药在罐体4内爆炸后产生的冲击波、热作用到各传感器敏感面上，传感器响应的信号通过数据采集系统进行收集存储；

[0084] （H）打开与排气管12连接的电磁阀，启动抽风系统15，将罐体4内爆炸产物气体排出；打开进气管7上的电磁阀，使环境空气进入到爆炸罐体4内；

[0085] （I）当罐体4内爆炸产物气体排干净后，打开罐体4密封门3，准备下一次试验。

[0086] 上述试验爆炸罐建立的密闭爆炸罐环境，模拟了温压弹药实际使用的密闭环境，满足了温压炸药爆炸、后燃烧过程的条件，适合温压炸药温压效应评价试验。

[0087] 上述试验爆炸罐设置了进气装置、排气装置，可以快速的将罐体内爆炸气体排出；设置的抽真空装置，可以进行温压炸药在真空状态下或充填其他气体如氩气、氮气等惰性气体条件下爆轰性能的研究。

[0088] 遵从上述技术方案，下述实施例给出一种基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法，该方法包括以下步骤：

[0089] 步骤一，试验爆炸罐的耐冲击能力和罐体内氧气含量的确定；

[0090] 根据试验爆炸罐的结构确定试验爆炸罐的耐冲击能力和罐体内氧气含量，罐体的耐冲击能力是由罐体设计时已经确定，TNT当量表示；氧气含量是指罐体内空气中氧气的质量；

[0091] 罐体内氧气含量按照公式Ⅰ计算：

[0092] M0＝0.21×ρV （公式Ⅰ）

[0093] 式中：

[0094] M0—罐体内氧气质量；

[0095] V—罐体体积；

[0096] ρ—空气密度；

[0097] 步骤二，测试温压炸药质量的确定：

[0098] 根据试验爆炸罐的耐冲击能力，确定测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，选取小于测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，以满足试验爆炸罐的安全许用要求，测试温压炸药在罐体内试验的最大药量值，按照公式Ⅱ得到最大的测试温压炸药的质量，公式Ⅱ如下所示：

[0099] MTNT＝K·MTBX （公式Ⅱ）

[0100] 式中：

[0101] MTNT—测试温压炸药的TNT当量；

[0102] K—测试温压炸药的TNT当量系数；

[0103] MTBX—测试温压炸药的质量；

[0104] 根据最大的测试温压炸药的质量，选取一个测试温压炸药的质量；

[0105] 步骤三，确定测试温压炸药所需要的氧气量是否满足要求：

[0106] 按照测试温压炸药分子式，计算测试温压炸药的氧平衡，再根据测试温压炸药的氧平衡和步骤二选取的测试温压炸药的质量，得到需要的氧气量，确定需要的氧气量是否满足要求试验爆炸罐的试验要求，当5倍的测试温压炸药需要的氧气量小于试验爆炸罐的罐体内空气中的氧气含量时，才满足温压炸药罐的试验要求；

[0107] 当需要的氧气量不满足要求试验爆炸罐的试验要求时，返回步骤二，重新选取一个测试温压炸药的质量；

[0108] 当需要的氧气量满足要求试验爆炸罐的试验要求时，将温压炸药的装药形状设置为球形或直径与高度比为1:1.2的圆柱形；

[0109] 氧平衡是指炸药爆炸时单位质量的炸药中所含的氧元素将可燃元素完全氧化的-1程度，反映炸药完全氧化需要的氧气量，单位为g.g 。氧平衡为正，说明炸药中的氧能够将可燃元素完全氧化，并尚有若干剩余；氧平衡为负，说明炸药中的氧不足以将可燃元素完全氧化；氧平衡为零，说明炸药中的氧正好能完全将可燃元素氧化，不多也不少。

[0110] 所述的氧平衡的计算方法如下：

[0111] 温压炸药是混合炸药，其原子组成中除了C、H、N、O元素外，还有Al、Cl、F元素，因此将温压炸药的分子式表示为CaHbNcOdAleClfFg，按照公式Ⅲ计算氧平衡：

[0112] （公式Ⅲ）

[0113] 式中：

[0114] a、b、c、d、e、f、g表示温压炸药分子式中的原子数；

[0115] B—温压炸药的氧平衡，即1g温压炸药缺少或剩余氧的克数；

[0116] NOiAVi—温压炸药组成中被还原的原子数与其化合价之积；

[0117] NRiAVi—温压炸药组成中被氧化的原子数与其化合价之积；

[0118] Mr—温压炸药的分子量；

[0119] 步骤四，罐体内温压炸药温压效应特征参量的获取方法：

[0120] 所述的温压炸药温压效应特征参量包括冲击波超压峰值、冲量、热电偶响应温度峰值和准静态压力峰值；

[0121] 在试验爆炸罐内的传感器安装孔601上安装壁面反射压力传感器、热电偶和压阻型压力传感器，将测试温压炸药悬挂到试验爆炸罐的几何中心，由壁面反射压力传感器获取爆炸冲击波压力曲线，由热电偶获取热电偶响应温度曲线，由压阻型压力传感器获取罐体内准静态压力曲线；

[0122] 通过壁面反射压力传感器获取爆炸冲击波压力的电压数据,电压数据除以壁面反射压力传感器的灵敏度得到冲击波超压-时间曲线，冲击波超压-时间曲线中陡峭上升的压力峰值为冲击波压力峰值，单位为MPa；

[0123] 对冲击波超压-时间曲线正压时间段的压力积分，得到冲击波冲量值，单位为Pa·s；

[0124] 通过热电偶获取热电偶响应温度的电压数据，对照热电偶的分度表，将电压数据转换为温度-时间曲线，温度-时间曲线中的温度峰值为热电偶响应温度峰值，单位为s；

[0125] 通过压阻型压力传感器获取罐体内准静态压力的电压数据，电压数据除以压阻型压力传感器的灵敏度，得到准静态压力-时间曲线，准静态压力-时间曲线中压力上升到平直阶段时的压力值为准静态压力峰值，单位为MPa；

[0126] 温压炸药爆轰反应完成后，产生的冲击波向周围空间扩散，在罐体产生反射压力，反射冲击波在罐体内来回反射，能量逐渐减小，冲击波压力峰值逐渐衰减趋于稳定，同时燃料颗粒和爆轰产物随冲击波也向周围空间扩散，与周围空气中的氧气混合燃烧，释放大量的热量，使罐体的温度升高，罐体内压力逐渐升高，当燃料颗粒燃烧完全后，释放的能量达到最大，罐体内的压力达到最高值，如果罐体没有能量泄露，罐体内的压力将保持不变。因此测量冲击波反射压的冲击波压力传感器必须具有高的频率响应特性，压力传感器的谐振频率大于等于500kHz；热电偶传感器在冲击波作用下不被损坏，具有一定的抗冲击波作用能力，热电偶响应时间小于10ms，抗冲击能力大于5MPa；测量准静态压力的传感器应具有零频响应特性，耐高温且在冲击波超压峰值作用下不被损坏。

[0127] 步骤五，罐体内TNT炸药温压效应特征参量的获取方法：

[0128] 将与步骤四中的温压炸药相同质量的TNT炸药的装药形状设置为与温压炸药的装药形状相同，将测试TNT炸药悬挂到试验爆炸罐的几何中心，按照与步骤四相同的方法获取罐体内TNT炸药温压效应特征参量；

[0129] 步骤六，获取温压炸药温压效应定量评价测试结果：

[0130] 对步骤四获取的罐体内温压炸药温压效应特征参量XTBX，与步骤五获取的TNT炸药的温压效应特征参量XTNT，按照公式Ⅳ求取TNT比η：

[0131] η＝XTBX/XTNT （公式Ⅳ）。

[0132] 以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

[0133] 实施例：

[0134] 需要说明的是本实施例中采用的试验爆炸罐的内径为φ2.6m，体积为26m3，耐冲击能力小于7kgTNT当量；测试PMX温压炸药组分的质量比为64.4%HMX，30%Al，1.4%氟橡胶，4.2%DOA，分子式为C1.242H2.410N1.870O1.451F0.05226Al1.193，其中C原子的化合价为-4，H原子的化合价为+1，O原子的化合价为-2，F原子的化合价为-1，Al原子的化合价为+3，测试温压炸药的TNT当量系数为1.8。

[0135] 本实施例给出一种基于内爆炸试验的温压炸药温压效应定量评价的测试方法，该方法包括以下步骤：

[0136] 步骤一，试验装置的确定；

[0137] 采用试验爆炸罐进行温压炸药的内爆炸试验，试验爆炸罐的内径为φ2.6m，体积3 3
为26m，耐冲击能力小于7kgTNT当量，26m空气中氧气量按照公式Ⅰ的计算结果为7.8kg。

[0138] 步骤二，测试温压炸药质量的确定：

[0139] 根据试验爆炸罐的耐冲击能力，确定试验爆炸罐的最大抗爆炸TNT当量为7kgTNT当量，当测试温压炸药的TNT当量小于试验爆炸罐的最大抗爆炸TNT当量时，才满足试验爆炸罐的许用使用要求，根据满足试验爆炸罐的许用使用要求时的测试温压炸药的TNT当量，按照公式Ⅱ得到最大的测试温压炸药的质量，即7kg＝1.8MTBX MTBX＝3.89kg[0140] 根据最大的测试温压炸药的质量3.89kg，选取一个测试温压炸药的质量1kg；

[0141] 步骤三，确定测试温压炸药所需要的氧气量是否满足要求：

[0142] 按照测试温压炸药分子式C1.242H2.410N1.870O1.451F0.05226Al1.193，计算测试温压炸药的氧平衡，再根据测试温压炸药的氧平衡和步骤二选取的测试温压炸药的质量，得到需要的氧气量，确定需要的氧气量是否满足要求试验爆炸罐的试验要求，当5倍的测试温压炸药需要的氧气量小于试验爆炸罐的罐体内空气中的氧气含量时，才满足温压炸药罐的试验要求；

[0143] 按照公式Ⅲ计算氧平衡：

[0144]

[0145] 由此可知，1kg温压炸药完全氧化需要0.6402kg氧气，其质量的5倍为3.21kg。3
26m空气中氧气量为7.8kg，大于3.21kg，满足温压炸药内爆炸试验要求。将温压炸药的装药形状设置为球形，本实施例中温压炸药的装药形状也可以设置为直径与高度比为1:1.2的圆柱形，二者效果一样，为本领域的两种可替换装药形状。

[0146] 步骤四，罐体内温压炸药温压效应特征参量的获取方法：

[0147] 所述的温压炸药温压效应特征参量包括冲击波超压峰值、冲量、热电偶响应温度峰值和准静态压力峰值；

[0148] 在试验爆炸罐内的传感器安装孔601上安装壁面反射压力传感器（PCB公司M133B22型压力传感器）、热电偶（钨铼热电偶）和压阻型压力传感器（昆山传感器厂CYG508型压力传感器），各个传感器的性能参数如表1所示，将测试温压炸药悬挂到试验爆炸罐的几何中心，由壁面反射压力传感器获取爆炸冲击波压力曲线，由热电偶获取热电偶响应温度曲线，由压阻型压力传感器获取罐体内准静态压力曲线；

[0149] 通过壁面反射压力传感器获取爆炸冲击波压力的电压数据,电压数据除以壁面反射压力传感器的灵敏度，四个测量点的壁面反射压力传感器的灵敏度分别为0.1450V/MPa、0.1449V/MPa、0.1444V/MPa、0.1433V/Mpa，得到冲击波超压-时间曲线如图12所示，冲击波超压-时间曲线中陡峭上升的压力峰值为冲击波压力峰值，如表2所示，单位为MPa；

[0150] 对冲击波超压-时间曲线正压时间段的压力积分，得到冲击波冲量值，如表2所示，单位为Pa·s；

[0151] 通过热电偶获取热电偶响应温度的电压数据，对照公知的热电偶的分度表“D型WRe5-WRe26热电偶丝分度表”，将电压数据转换为温度-时间曲线，如图13所示，温度-时间曲线中的温度峰值为热电偶响应温度峰值，如表2所示；

[0152] 通过压阻型压力传感器获取罐体内准静态压力的电压数据，电压数据除以压阻型压力传感器的灵敏度2.5V/MPa，得到准静态压力-时间曲线，如图14所示，准静态压力-时间曲线中压力上升到平直阶段时的压力值为准静态压力峰值，如表2所示；单位为MPa；

[0153] 表1 各个传感器的性能参数

[0154]

[0155] 步骤五，罐体内TNT炸药温压效应特征参量的获取方法：

[0156] 将与步骤四中的温压炸药相同质量的TNT炸药的装药形状设置为与温压炸药的装药形状相同，将测试TNT炸药悬挂到试验爆炸罐的几何中心，按照与步骤四相同的方法获取罐体内TNT炸药温压效应特征参量，如表2所示；对应的爆炸冲击波压力曲线如图12所示，热电偶响应温度曲线如图13所示，罐体内准静态压力曲线如图14所示，图中WY-1表示本实施例的PMX温压炸药，TNT表示与PMX温压炸药相同质量的TNT炸药。

[0157] 表2 温压效应特征参量的结果

[0158]

[0159] 步骤六，获取温压炸药温压效应定量评价测试结果：

[0160] 对步骤四获取的罐体内温压炸药温压效应特征参量XTBX，与步骤五获取的TNT炸药的温压效应特征参量XTNT，按照公式Ⅳ求取TNT比η，结果如表3所示：

[0161] η＝XTBX/XTNT （公式Ⅳ）。

[0162] 表3 温压炸药温压效应定量评价测试结果

[0163]

[0164] 温压炸药冲击波超压峰值、冲量反映了温压炸药在爆轰反应阶段输出能量对目标做功能力，热电偶响应温度峰值反映温压炸药后燃烧释放能量对目标毁伤能力，准静态压力反映温压炸药总释放能量的能力。从表3可以看出，在密闭环境下，与同质量TNT比较，温压炸药爆炸释放的总能量多，爆轰阶段产生的冲击波效应比较强，后燃烧阶段产生的热效应也比较强。