|1.1 概 述|
本书中“动态云雾浓度”的含义是:本身不具备爆轰条件的云爆燃料在爆炸等驱动载荷作用下,实现燃料抛撒与空气混合,形成满足爆轰浓度的燃料空气炸药(FAE)云雾。动态云雾浓度测试理论与技术是由当前常规武器装备中占据特殊地位的云爆武器(通常称为云爆弹)发展形成的一门新兴科学技术。针对二次起爆型云爆弹,一次引信控制云爆燃料和二次引信抛撒,多个引信组网与燃料云雾动态交会,通过对云雾爆轰浓度的实时感知,反馈至控制系统,结合时间、位置和能量控制等条件起爆云雾并实现最优爆轰效能。动态云雾浓度测试理论与技术是推动云爆弹高效毁伤发展的理论和技术基础,主要包含的科学问题有:离散相颗粒流体的动态云雾浓度分布理论;基于光学、电学与声学传感器的动态云雾浓度测试方法与技术;云爆燃料抛撒过程中云雾浓度反演的试验研究等。
云雾爆轰边界—极限浓度探测,进行云雾区域多点分布式浓度实时感知与反馈,是确保云爆燃料最优爆轰、可燃粉尘不在爆炸浓度边界范围内,从根本上提高云爆战斗部毁伤效能、预防可燃粉尘爆炸事故发生的主要技术途径。然而,云雾分布具有时空分布不均匀、多态变化不确定、响应非线性等特点,实现对爆炸边界浓度、临近浓度、可控浓度等进行分段、跨量级(10~1 000 g/m3)精准测量,仍然是检测领域的挑战性课题。
另外,动态云雾包含悬浮在空气中的固体微纳颗粒(简称粉尘)。在生活和工业生产中,粉尘是人类健康的天敌,是诱发多种疾病(主要是尘肺病)的主要原因;同时,粉尘浓度达到一定条件极易产生爆炸的危险,造成人员伤亡和巨大的经济损失。目前,国家环保部门和公共安全部门对粉尘危害非常重视,对作业场所的粉尘排放浓度制订了相关标准,严格控制粉尘浓度,以减少粉尘危害。粉尘防爆是安全生产的一个重要组成部分,建立粉尘防爆安全监测与预警系统,对提高我国安全生产水平具有重要意义。此外,云雾的扩散过程可以视为气固两相流的流动模型,其质量浓度等参数检测,对气液固多相多态流动的流型、流量监测方法与技术途径具有借鉴意义。
本书结合学科特点,主要阐述云爆弹抛撒动态云雾浓度的相关理论与检测技术,以及二次起爆型云爆弹浓度探测的起爆控制,为提高云爆武器的毁伤效能奠定试验数据基础;同时对冷凝剂多相流的流型、流量特性以及粉尘爆炸风险进行了系统讨论。