1.7.4 活性材料壳体爆炸驱动下空气冲击波强化效应分析
1.爆炸冲击波测试结果
由压力传感器测得的1.8m处活性材料与相应惰性材料压力-时间曲线如图1.7.22所示，测得的空气冲击波超压峰值见表1.7.7。由于Al/Ni材料产生的碎片飞散到传感器上时使其损坏，因此未测到爆炸驱动下该材料空气冲击波超压峰值。
图1.7.22 不同材料超压随时间的变化曲线
表1.7.7 压电传感器测试爆炸参数
从图1.7.22可知，Al/PTFE、Al2O3/PTFE压力随时间变化趋势相同。但是，Al/PTFE材料空气冲击波超压峰值（43.3 kPa）高于Al2O3/PTFE超压峰值（30.2 kPa）。Al/PTFE材料空气冲击波正压作用时间（1.3ms）、比冲量（9.7N·s/m2）分别高于Al2O3/PTFE正压作用时间（1.1ms）、比冲量（4.8 N·s/m2）。这是因为活性材料在爆炸驱动下破裂并反应，破碎的材料持续反应并释放能量，对形成的空气冲击波产生了强化作用。通过波的到达时间及峰值压力可以量化活性材料爆炸驱动下瞬间能量释放。另外，Al2O3/PTFE、Al2O3/PTFE/W两种惰性材料空气冲击波超压峰值相差不多。
2.空气冲击波传播规律
爆炸驱动下，高密度高压爆炸产物高速膨胀，周围介质受到冲击压缩而形成突变的界面，形成冲击波阵面。
图1.7.23、图1.7.24分别为Al2O3/PTFE、Al/PTFE材料爆炸驱动下空气冲击波传播规律。由图1.7.23、图1.7.24可知，空气冲击波与爆轰产物分离，随着时间的增加，空气冲击波逐渐向外传播。(https://www.daowen.com)
图1.7.23 Al2O3/PTFE材料爆炸驱动下空气冲击波传播规律
（a）0.6ms；（b）1ms；（c）1.4ms；（d）2.4ms
图1.7.24 Al/PTFE材料爆炸驱动下空气冲击波传播规律
（a）0.6ms；（b）1ms；（c）1.4ms；（d）2.4ms
根据图1.7.23、图1.7.24及不同时刻高速摄影图片，可以测量到距爆心不同距离处的波速。图1.7.25为爆炸驱动下空气冲击波波速随时间变化曲线。由图1.7.25可知，两种材料空气冲击波波速随时间变化总体趋势一致，随着时间的增加，波速下降。Al2O3/PTFE不同时刻波速均低于Al/PTFE，0.8～1.4ms时两种材料波速接近匀速下降，两种材料波速差距较小；1.4 ms后，随着时间的增加，Al2O3/PTFE比Al/PTFE波速下降速度更快，Al/PTFE与Al2O3/PTFE间的波速差距逐渐增大。这是因为Al/PTFE在爆炸驱动下，一部分材料发生化学反应并释放能量，对形成的空气冲击波产生了强化作用。
图1.7.25 波速随时间变化曲线
