一种固体火箭发动机殉爆试验方法与流程

本发明涉及固体火箭发动机殉爆领域，具体涉及一种固体火箭发动机殉爆试验方法。

背景技术：

固体火箭发动机在遭受冲击波、静电等激励作用下可能会发生爆炸。在发动机安全性研究领域，殉爆试验就是研究爆炸后产生的爆轰波及伴随产生的碎片、冲击波超压、火球等对周围环境危害的危害，是进行殉爆安全性评价与考核比较有效的试验手段。

美国与日本从60年代开始已开展过多次固体火箭发动机爆炸tnt当量及爆炸产生的危害研究，但受限于技术保护，其所涉及的试验方法尚未见公开报道。

现有标准qj20019.1-2011仅针对复合固体推进剂规定了爆轰感度的测试方法，该方法采用雷管引爆主发药柱，使其产生的冲击波通过卡片衰减后作用于固体推进剂试样，根据验证板的穿孔情况判断固体推进剂试样爆轰程度。该方法主要存在以下问题：

(1)该方法的试验对象是固体推进剂试样，tnt当量很小，不适用于固体火箭发动机殉爆危害性研究。

(2)固体火箭发动机爆轰后是以冲击波超压为破坏方式，该方法无法测得冲击波超压的成长情况。

此外，目前尚未有适用于固体发动机殉爆试验的标准，不能指导试验的开展。对于现在已有的文献来说，现有发动机殉爆试验试验产品尺寸较小，使用雷管等起爆器就能方便引爆，但是当发动机直径超过φ1000mm，质量达到数吨级别时，该起爆方式因为与大型发动机匹配的起爆药量更多，雷管等起爆器本身药量不够，若增加药量直接起爆会发生危险。随着发动机试验产品尺寸的增大，试验成本也会升高，如何优化试验场地的布置也是现有殉爆试验未考虑的。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种固体火箭发动机殉爆试验方法，能够实现针对固体火箭发动机的引爆，且能够获得冲击波超压的成长情况。

一种固体火箭发动机殉爆试验方法，采用主发发动机引爆被发发动机的形式实现；

其中，在主发发动机芯孔内，首先装入包覆好发泡材料的铝管，之后，沿铝管内壁周向排布用牛皮纸包覆的第一b炸药药柱；在铝管中心位置放置中心药柱，中心药柱为一根金属管，金属管内部装入第二b炸药药柱；在中心药柱的两端分别装入聚黑-14起爆药柱；中心药柱两端各插入两个用于引爆的火焰雷管，4根火焰雷管与同一根塑料导爆管连接；

具体实现方法包括如下步骤：

步骤一、将主发发动机以卧式方式固定在爆心位置处；

步骤二、获得被发发动机不会发生殉爆的理论殉爆安全距离其中，me为主发装药药量，k为殉爆设防安全系数；

步骤三、分别在相对于主发发动机r/3、r/2、r和2r的距离处，卧式放置一台被发发动机；各被发发动机在同一条直线上，且被发发动机的筒段面朝向主发发动机的主爆源方向；

步骤四、以主发发动机为中心，建立二维直角坐标系，形成四个象限；以被发发动机与主发发动机连线的反向延伸线所在象限作为冲击波超压监测区，分别将该象限的两个坐标轴作为测试带，每个测试带上设置i个测试点，用于放置超压传感器；其中，根据冲击波对人体或建筑物的伤害值，确定i的个数；每个测试点相对于主发发动机的距离ri，根据设定的i个冲击波超压值获得的；即：wtnt为主发发动机装药量对应的tnt当量；

在引爆时，由起爆装置通过塑料导爆管，先将中心药柱两端的4个火焰雷管引爆，此时，火焰雷管引爆起爆药柱，再引爆中心药柱及b炸药药柱，最终将主发发动机引爆；通过各测试点上的超压传感器，获得冲击波超压的成长情况。

较佳地，在距主发发动机500m处放置2台用于记录殉爆试验爆炸的反应历程的高速摄像机，以及放置1台用于记录殉爆试验反应全过程普通录像机；其中，高速摄像机采集速率至少为6000幅/s；在距爆心500m处放置测试设备掩体，距离3000m处为控制人员的掩体，距离6000m处为远程观察位置。

有益效果：

首先，本发明提出了针对固体火箭发动机的殉爆试验的测试方法。而且，本发明采用了导爆管和b炸药两级起爆的方式，具有起爆距离远、操作方便、安全性高的特点。最后，本发明还利用经验公式，对被动发动机和超压传感器的排布位置进行了精确化计算，避免了试验产品和场地布置的浪费，提高了试验的目的性和有效性。

附图说明

图1为殉爆试验流程图。

图2为主发发动机起爆序列示意图。

图3为主发发动机示意图。

图4为被发发动机放置示意图。

图5为冲击波超压测试布置图。

图6为殉爆试验现场布置图。

其中，1-推进剂药柱，2-第一b炸药药柱，3-火焰雷管，4-聚黑-14起爆药柱，5-铝管，6-第二b炸药药柱，7-塑料导爆管，8-引爆装置，9-主发发动机

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种固体火箭发动机殉爆试验方法，其流程如图1所示。具体为：

将主发发动机起爆采用中心起爆方式，起爆药量为主发发动机药量的2.5％。采用两级传爆方式进行测试，见图2、图3。

其中，以塑料导爆管7及火焰雷管3作为一级激发源，b炸药作为二级激发源。首先将包覆好发泡材料的铝管5装入主发发动机的芯孔内，芯孔与铝管之间装有推进剂药柱1；之后，再将用牛皮纸包袱的第一b炸药药柱2(作为传爆药)，沿铝管内圆周方向，顺次排布；在铝管中心位置放置中心药柱，中心药柱为一根金属管，金属管内部装入第二b炸药药柱6。在中心药柱的两端分别装入聚黑-14起爆药柱4，之后，在每端插入两个用于引爆的火焰雷管3，并均与一根3000m塑料导爆管连接。在引爆时，由起爆装置通过塑料导爆管7，先将3000m外的中心药柱两端的4个火焰雷管3引爆，此时，火焰雷管3引爆聚黑-14起爆药柱4，再引爆中心药柱及b炸药药柱，最终将主发发动机9引爆。

以上为主发发动机的引爆装置8。

一、按照下述方法，分别对主发发动机和被发发动机进行排布。

步骤一、将主发发动机吊装至用于固定主发发动机的木质弧形座上空，并以卧式方式放置在爆心位置处。需要注意的是，发动机最低点距地面1m。

步骤二、根据公式

获得被发发动机不会发生殉爆的理论殉爆安全距离r。其中，me为主发装药药量(kg)，k为殉爆设防安全系数。

步骤三、根据r计算结果，按照相对于主发发动机r/3、r/2、r和2r的距离处，卧式放置一台被发发动机；各被发发动机形在同一条直线上，且被发发动机的筒段面朝向主发发动机的主爆源方向；具体参见图4。

步骤四、选择量程为30mpa至40mpa的超压传感器作为冲击波超压测试设备。如图5所示，以主发发动机为中心，建立以主发发动机与被发发动机所在平面的二维直角坐标系，形成四个象限。则以被发发动机与主发发动机连线的反向延伸线所在象限作为冲击波超压监测区，分别将该象限的两个坐标轴作为测试带，每个测试带上设置i个测试点，用于放置超压传感器；每个测试点相对于主发发动机的距离ri，根据公式(2)获得：

其中，为设定的i个主发发动机殉爆后冲击波超压值，i为超压传感器的个数；根据冲击波对人体或建筑物的伤害值，确定i的个数；一般的，冲击波对人体的伤害范围为300kpa以内。wtnt为主发发动机装药量对应的tnt当量(kg)。在距离主发发动机ri的位置处作为测试点，可以获得在该位置处实际的冲击波超压值，进而能够分析对人员以及建设物的伤害。形成表1。根据公式(2)，排布超压传感器，可避免在冲击波超压值变化较小的范围内，布置多个超压传感器，造成超压传感器使用上的浪费。

表1计算冲击波超压对应的ri

此外，如图6所示，在距主发发动机500m处放置2台用于记录殉爆试验爆炸的反应历程的高速摄像机，以及放置1台用于记录殉爆试验反应全过程普通录像机；其中，高速摄影机采集速率为6000幅/s。在距爆心500m处放置测试设备掩体，距离3000m处设置用于保护控制人员的掩体，距离6000m处为远程观察位置。

二、发动机引爆和殉爆过程

第1步、人员撤离至安全区域后，给点火控制供电。

第2步、倒数准备时，点火开关解锁，正式启动时，按下点火和测试设备控制开关。起爆信号通过塑料导爆管传递到火焰雷管，火焰雷管引爆起爆药柱，再引爆中心药柱至其余传爆药，将主发发动机整体引爆。此时，部分被发发动机发生燃烧或爆炸。

在整个试验过程，利用冲击波超压测试设备对爆轰产生的冲击波超压进行测量。

三、设备回收

试验结束后，将未燃未爆的被发发动机用销毁药原地销毁，销毁方式同主发发动机引爆过程。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。