1.7.3 爆炸作用过程温度场分布特点
试验利用远红外热像仪测试不同材料爆炸驱动下温度场分布及辐射性能。图1.7.18为不同材料装药爆炸过程中典型时刻的红外热像图。由图1.7.18可知，炸药爆炸壳体材料及产物飞散区有明显的温度升高，并且温度区域层次清晰。将热像图由内到外分为高温区、过渡区、低温区3个区域，其中，中心为高温区，该区域主要集中在爆炸中心；最外层粉色为低温区，两者之间为过渡区。可以观察到，从20ms到30ms的时间段中，不同材料的辐射面积和高温区域均减小。其中，惰性材料温度区域的连续性和亮度均明显降低。随着时间的增加，不同材料最外层的粉红色低温区域先消失，中心高温区域向四周扩散，重新呈现层次分明的温度区域，最终温度区域将减小直至消失。
图1.7.18 不同材料特定时刻热像图
（a）Al/PTFE 20 ms；（b）Al2O3/PTFE 20 ms；（c）Al/Ni20 ms；（d）Al2O3/PTFE/W 20 ms；
（e）Al/PTFE 30 ms；（f）Al2O3/PTFE 30 ms；（g）Al/Ni30 ms；（h）Al2O3/PTFE/W 30 ms
图1.7.19为不同材料爆炸驱动下的热像图随时间的变化。由图1.7.19可知，5～20ms时，Al/PTFE、Al2O3/PTFE均形成稳定传播的热像图。
图1.7.19 不同材料爆炸驱动下的热像图随时间的变化规律
（a）Al/PTFE；（b）Al2O3/PTFE(https://www.daowen.com)
20ms后，Al/PTFE热像图温度区域缓慢减小，而Al2O3/PTFE惰性材料迅速衰减，直至消失。这是因为Al/PTFE参与化学反应，并释放能量，增强炸药爆炸产生的辐射面积、高温区域，延长持续时间。
通过热像图测量了辐射面积，用于分析爆炸作用过程温度场分布及其随时间的变化规律。爆炸驱动下不同材料辐射面积及高温区辐射面积随时间变化曲线分别如图1.7.20和图1.7.21所示。
图1.7.20 辐射面积随时间变化曲线
图1.7.21 高温区辐射面积随时间变化曲线
由图1.7.20可知，四种材料辐射面积随时间变化总体趋势一致，随着时间的增加，辐射面积下降。其中，惰性材料比活性材料辐射面积下降速度更快，惰性材料（Al2O3/PTFE、Al2O3/PTFE/W）辐射面积相差不大，二者吻合较好。5～20ms时，四种材料辐射面积差距较小。超过20ms后，随着时间的增加，活性材料与惰性材料间的辐射面积差距逐渐增大。对于Al/PTFE材料，其辐射面积在5～40ms内接近水平状态，没有明显的变化，40ms后辐射面积逐渐减少；55ms时，Al/PTFE辐射面积是Al2O3/PTFE的5.3倍，Al/Ni辐射面积是Al2O3/PTFE/W的8.6倍。Al/Ni材料在45ms前辐射面积缓慢下降，45～70ms时趋于水平，没有明显的变化。惰性材料的辐射面积始终处于下降状态。这是因为活性材料在爆炸驱动下，一部分材料持续反应并释放能量，形成稳定传播的辐射区域。结合图1.7.18可知，随着时间的增加，活性材料爆炸驱动下辐射面积呈现更强的连续性，亮度更高，结构更加饱满。对比图1.7.21中四种材料的高温区面积可以发现，活性材料（Al/PTFE和Al/Ni）的高温区面积显著高于相应的惰性材料（Al2O3/PTFE和Al2O3/PTFE/W）。这是因为炸药爆炸瞬间，在爆轰压力的作用下，活性材料发生化学反应释放的能量对温度的升高产生了较大的贡献。
