金属桥箔电爆炸等离子体特征及点火机理研究

金属桥箔电爆炸等离子体点火技术是利用脉冲大电流作用金属桥箔，使其发生电爆炸产生高温高压等离子体，等离子体对点火药实施点火。这种点火技术，由于安全性和可靠性极高，成为今后武器中钝感点火系统发展的主要方向。目前，人们对金属桥箔电爆炸等离子体特征及点火机理的认识还不十分清楚，因此，还需要对金属电爆炸等离子体点火技术涉及的相关理论和规律问题进行研究。.本课题通过金属桥箔电爆炸实验，获取电爆炸过程中的电性能特征和等离子体特征。在此基础上，建立合理描述等离子体能量吸收的理论模型和高温等离子体的非理想状态方程，对金属电爆炸等离子体流场演化过程进行数值模拟计算。建立高温等离子体热和冲击复合作用点火过程的理论模型和计算方法。结合等离子体点火实验，分析点火药在高温等离子体作用下的点火机理。研究结果可为等离子体点火系统的优化设计提供理论指导，同时也为金属电爆炸等离子体在其它方面的应用奠定基础。

金属桥箔电爆炸等离子体点火技术是利用脉冲大电流作用金属桥箔，使其发生电爆炸产生高温高压等离子体，等离子体对点火药实施点火。本项目开展金属桥箔电爆炸等离子体特征及点火机理研究。按照计划要求，完成了金属桥箔电爆炸的电测实验；完成了等离子体特征参量的测量实验；完成了等离子体射流形成及喷射过程的数值模拟研究；完成了等离子体点火实验和数值模拟研究。通过三年研究工作，完成了项目的全部研究内容，主要取得了以下研究成果。.(1)以CCNA复合金属桥箔和纯铜桥箔为研究对象，进行了金属桥箔的电爆炸实验，测量了桥箔电爆炸的爆发电流及电压。获得了描述电爆炸性能的爆发时间、电流和电压等重要参数。实验结果表明，桥箔电爆炸前沉积的能量较低，不到总能量的10%。.(2)建立了桥箔电爆炸放电过程的计算模型，对桥箔电爆炸的爆发电流、电压和动态电阻进行了计算，获得了桥箔材料、尺寸和厚度等因素对其爆发性能的影响规律。.(3)采用高速纹影测量方法，对金属桥箔电爆炸等离子体以及冲击波流场进行了观测，获得了等离子体和冲击波形状及演化过程，得到了等离子体射流和冲击波的传播距离、速度及压力等特征参量随时间变化规律，分析了桥箔的发火电压对等离子体以及冲击波流场特性的影响。.(4)建立了金属桥箔电爆炸冲击波波阵面特性参数的理论计算方法，计算得到了金属桥箔电爆炸过程中冲击波传播距离、速度、粒子速度和波阵面压力随时间的变化规律。计算结果与实验结果相吻合。.(5)建立了金属桥箔电爆炸等离子体的流固耦合计算模型。考虑了铜桥箔的相态变化， 等离子体对电能的吸收。应用带电离度的等离子体状态方程，实现了金属桥箔电爆炸等离子体及冲击波的数值模拟。获得了金属桥电爆炸后等离子体流场温度、压力及速度的分布规律。对等离子体点火过程进行了数值模拟计算，考虑了感点火药的自热反应，获得了等离子体射流作用下的点火温度分布规律。.(6)进行了等离子体对钝感点火药B/KNO3的点火实验。获得了发火能量、桥箔尺寸参数，发火通道的长度，点火药装药密度等几个因素对点火性能的影响规律，给出了金属电爆炸等离子体的点火机理。.(7)采用原子发射光谱法，测量了桥箔电爆炸后等离子体的连续发射光谱，分析了等离子体的辐射演化特性，获得了等离子体温度和电子密度随时间演化规律。