微尺寸起爆系统关键技术及应用研究
发布时间：2023-03-04 17:25
微尺寸起爆系统是针对弹药微小型化化而开展的微小尺度起爆、传爆序列技术研究。本文在综述国内外微尺寸起爆系统中金属膜桥、起爆传爆元件结构和机理研究现状的基础上,论述了目前可借鉴的成熟技术和存在的问题,然后根据现有的研究基础,开展了低能高安全性金属膜桥、微尺寸起爆传爆元件设计原理、微尺寸起爆系统数值模拟等研究,具体开展的主要内容是:(1)提出MEMS引信对微尺寸起爆系统的设计要求,构建了适用于小口径弹药的直线式、“L”型、错位式三种传爆序列结构,提出了各种微尺寸传爆序列设计所涉及的关键技术。直线式和“L”型传爆序列因存在起爆间隙,不能可靠起爆,需要采用飞片起爆等技术。错位式传爆序列能够满足小口径弹药安全可靠起爆的需求。(2)基于法珀干涉原理研制出一种光纤温度传感器,并以此测量了恒流激励下金属膜桥的升温规律。通过双向耦合多物理场数值模拟技术获得了低能高安全性芯片设计途径,对于矩形桥来说,其发火电压最低,但是相应的安全电流却不是最低的,很适合电容发火的需要;对于40×40×0.5μm发火件,其临界发火电压为2.85V,临界发火电流为185mA。最后通过试验验证了仿真结果。(3)开展了微型雷管设计...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 本论文研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 微尺度薄膜换能元研究概况
1.2.2 微尺寸起爆元件研究概况
1.2.3 微尺寸传爆的数值模拟
1.2.4 微尺寸起爆系统研究概况
1.3 研究现状分析
1.4 主要研究内容
第2章 微尺寸起爆系统的设计方法
2.1 MEMS引信对微尺寸起爆系统的要求
2.2 微尺寸起爆系统设计方法
2.3 微尺寸起爆系统设计方案
2.3.1 直线式传爆序列的验证
2.3.2 “L”型传爆序列设计
2.3.3 错位式传爆序列设计考虑
2.4 小结
第3章 低能高安全性金属膜桥研究
3.1 换能元微区温度测试技术研究
3.1.1 测试样品
3.1.2 温度测试系统
3.1.3 温度测量结果
3.2 换能元和发火件的有限元仿真
3.2.1 物理建模与参数设置
3.2.2 模型的正确性验证
3.2.3 发火件的临界发火特性研究
3.3 电桥升温理论分析和数值建模
3.3.1 数理模型
3.3.2 临界发火判据
3.3.3 最大不发火电压和最小全发火电压
3.4 换能元安全电流与发火能量的实验研究
3.4.1 起爆电路及放电电容的选择及对比
3.4.2 电容发火能量实验
3.4.3 发火和安全电流实验
3.5 换能元的集成化工艺研究
3.6 小结
第4章 微型雷管和传爆药结构设计研究
4.1 微型雷管研究
4.1.1 爆压测试方法
4.1.2 起爆药/猛炸药最佳药高比设计
4.2 PbN6 JWL状态方程拟合
4.2.1 JWL状态方程拟合原理
4.2.2 叠氮化铅微装药爆速测试研究
4.2.3 基于改进γ律方程的JWL状态方程拟合
4.3 微尺寸装药驱动飞片研究
4.3.1 飞片速度仿真
4.3.2 飞片速度测试
4.4 传爆药结构设计研究
4.4.1 片状传爆药结构设计
4.4.2 片状传爆药输出压力测试
4.4.3 传爆药结构影响因素研究
4.5 小结
第5章 微尺寸起爆系统应用研究
5.1 错位式传爆序列的设计
5.1.1 微型金属膜桥设计
5.1.2 微型雷管设计
5.1.3 片状传爆药设计
5.1.4 其他主要器件设计
5.2 错位式传爆序列的仿真研究
5.2.1 数值模型
5.2.2 材料模型
5.2.3 数值模拟结果分析
5.3 平面式微作动器仿真研究
5.3.1 平面式微作动器作用原理
5.3.2 平面式微作动器作用过程仿真
5.4 微尺寸起爆系统的性能研究
5.4.1 起爆系统输出压力研究
5.4.2 钢鉴定块试验
5.4.3 起爆JO-9 药柱试验
5.4.4 起爆JH-2 药柱试验
5.4.5 起爆系统隔爆实验
5.5 小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
本文编号：3754688
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 本论文研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 微尺度薄膜换能元研究概况
1.2.2 微尺寸起爆元件研究概况
1.2.3 微尺寸传爆的数值模拟
1.2.4 微尺寸起爆系统研究概况
1.3 研究现状分析
1.4 主要研究内容
第2章 微尺寸起爆系统的设计方法
2.1 MEMS引信对微尺寸起爆系统的要求
2.2 微尺寸起爆系统设计方法
2.3 微尺寸起爆系统设计方案
2.3.1 直线式传爆序列的验证
2.3.2 “L”型传爆序列设计
2.3.3 错位式传爆序列设计考虑
2.4 小结
第3章 低能高安全性金属膜桥研究
3.1 换能元微区温度测试技术研究
3.1.1 测试样品
3.1.2 温度测试系统
3.1.3 温度测量结果
3.2 换能元和发火件的有限元仿真
3.2.1 物理建模与参数设置
3.2.2 模型的正确性验证
3.2.3 发火件的临界发火特性研究
3.3 电桥升温理论分析和数值建模
3.3.1 数理模型
3.3.2 临界发火判据
3.3.3 最大不发火电压和最小全发火电压
3.4 换能元安全电流与发火能量的实验研究
3.4.1 起爆电路及放电电容的选择及对比
3.4.2 电容发火能量实验
3.4.3 发火和安全电流实验
3.5 换能元的集成化工艺研究
3.6 小结
第4章 微型雷管和传爆药结构设计研究
4.1 微型雷管研究
4.1.1 爆压测试方法
4.1.2 起爆药/猛炸药最佳药高比设计
4.2 PbN6 JWL状态方程拟合
4.2.1 JWL状态方程拟合原理
4.2.2 叠氮化铅微装药爆速测试研究
4.2.3 基于改进γ律方程的JWL状态方程拟合
4.3 微尺寸装药驱动飞片研究
4.3.1 飞片速度仿真
4.3.2 飞片速度测试
4.4 传爆药结构设计研究
4.4.1 片状传爆药结构设计
4.4.2 片状传爆药输出压力测试
4.4.3 传爆药结构影响因素研究
4.5 小结
第5章 微尺寸起爆系统应用研究
5.1 错位式传爆序列的设计
5.1.1 微型金属膜桥设计
5.1.2 微型雷管设计
5.1.3 片状传爆药设计
5.1.4 其他主要器件设计
5.2 错位式传爆序列的仿真研究
5.2.1 数值模型
5.2.2 材料模型
5.2.3 数值模拟结果分析
5.3 平面式微作动器仿真研究
5.3.1 平面式微作动器作用原理
5.3.2 平面式微作动器作用过程仿真
5.4 微尺寸起爆系统的性能研究
5.4.1 起爆系统输出压力研究
5.4.2 钢鉴定块试验
5.4.3 起爆JO-9 药柱试验
5.4.4 起爆JH-2 药柱试验
5.4.5 起爆系统隔爆实验
5.5 小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
本文编号：3754688
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3754688.html
