舒俊翔，裴紅波，黃文斌，張 旭，鄭賢旭

（中國工程物理研究院流體物理研究所，四川 綿陽 621999）

炸藥的爆壓是評(píng)價(jià)炸藥爆轟性能的一個(gè)重要參數(shù)，特別是近年來隨著數(shù)值模擬技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)炸藥爆轟性能參數(shù)的精度要求越來越高，工程上也希望獲得較準(zhǔn)確的炸藥爆壓數(shù)據(jù)，以比較不同配方炸藥之間性能的優(yōu)劣。另外，通過測量炸藥的爆壓，可以為各種炸藥的爆轟計(jì)算提供最直接的參數(shù)，用來校驗(yàn)高壓下各種產(chǎn)物的勢函數(shù)或者狀態(tài)方程。同時(shí)，測量炸藥的爆轟反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，可以校驗(yàn)高壓下炸藥的反應(yīng)速率模型。因此，獲取高精度的爆壓和反應(yīng)區(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以提高計(jì)算結(jié)果的置信度。

為了測量炸藥的爆壓和反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)，已提出了多種測試方法，包括水箱法、自由表面法、電磁速度計(jì)法、錳銅壓力計(jì)法。但是，在新配方炸藥研制時(shí)，一般都是先直接測量炸藥的爆速，然后根據(jù)工程公式計(jì)算炸藥的爆壓。這主要有兩方面的原因：(1)相比于爆速測量，爆壓測試所用的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)流程和數(shù)據(jù)分析更復(fù)雜；(2)使用傳統(tǒng)測試方法測量得到的爆壓數(shù)據(jù)誤差較大，以TNT 炸藥為例，不同研究者給出的炸藥爆壓分布在19～21 GPa。

針對(duì)炸藥爆壓測試，中國已經(jīng)建立了多個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，GJB772A—97給出了2 種測試方法：(1)水箱法；(2)錳銅壓阻計(jì)法。相比于GJB772A—97，基于激光干涉法的炸藥爆壓測試方法采用的方法的時(shí)間分辨率和測試精度更高。本文中，利用新標(biāo)準(zhǔn)測試幾種常用炸藥的爆壓，同時(shí)獲得爆轟反應(yīng)時(shí)間和馮·諾依曼（von Neumann, VN）峰點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)Zel’dovich-von Neumann-Dring (ZND)模型，爆轟波由先導(dǎo)的惰性沖擊波和緊隨其后的化學(xué)反應(yīng)區(qū)組成，平面定常爆轟的反應(yīng)區(qū)粒子速度剖面不隨爆轟波傳播距離而變化，反應(yīng)區(qū)后泰勒波粒子速度剖面隨爆轟傳播距離變化。采用激光干涉技術(shù)測量爆轟傳播至待測炸藥與特定透明窗界面處的粒子速度剖面，若粒子速度剖面具有明顯CJ 拐點(diǎn)，如圖1(a)所示，則可直接讀取拐點(diǎn)幅值作為CJ 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的界面粒子速度；若粒子速度剖面沒有明顯CJ 拐點(diǎn)，則可將不同長度炸藥界面處測得的粒子速度剖面疊放在一起比較，如圖1(b)所示，若各條界面粒子速度剖面在點(diǎn)左側(cè)相互重合，在點(diǎn)右側(cè)開始分離，則點(diǎn)對(duì)應(yīng)于CJ 點(diǎn)。點(diǎn)與波陣面前沿的時(shí)間差為穩(wěn)態(tài)爆轟反應(yīng)時(shí)間，點(diǎn)的速度即為CJ 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的界面粒子速度，結(jié)合沖擊阻抗匹配公式計(jì)算得到待測炸藥的爆壓：

圖1 確定CJ 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的界面粒子速度的方法Fig. 1 The methods for determining the interfacial particle velocity at the CJ point

式中：為待測炸藥的爆壓，為 CJ 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的界面粒子速度，ρ為窗體材料的初始密度，為窗體材料的沖擊絕熱線常數(shù)，λ 為窗體材料的沖擊絕熱線常數(shù)，ρ為待測炸藥的初始密度，為待測炸藥的CJ 爆速。本文計(jì)算中氟化鋰窗口的沖擊絕熱參數(shù)=5.176 km/s，λ=1.353。CJ 點(diǎn)速度換成VN 點(diǎn)速度，即可計(jì)算VN 點(diǎn)壓力。

1.2 測試裝置

典型測試系統(tǒng)組成如圖2 所示，主要由加載裝置、待測炸藥、氟化鋰窗口、激光測速探頭和激光測速設(shè)備組成。加載裝置主要用來起爆待測炸藥樣品，并在待測樣品中產(chǎn)生一維平面爆轟波。目前，加載裝置主要有2 種方式：(1)通過炸藥平面波透鏡起爆炸藥；(2)通過火炮或者氣炮發(fā)射高速飛片，沖擊起爆待測炸藥。炸藥樣品的厚度一般要求不小于10 mm，以保證爆轟波達(dá)到穩(wěn)態(tài)；炸藥的直徑一般要求不小于2 倍炸藥的厚度，可有效防止側(cè)向稀疏波的影響。測速窗口選用LiF 材料，對(duì)于常用炸藥，LiF 材料的沖擊阻抗與爆轟產(chǎn)物的阻抗較接近，可以減弱窗口材料對(duì)反應(yīng)區(qū)的影響。LiF 窗口與炸藥接觸面鍍有反射鋁膜，厚度約為0.7 μm，當(dāng)爆轟波到達(dá)界面時(shí)，推動(dòng)鋁膜向前運(yùn)動(dòng)。由于多普勒效應(yīng)，鋁膜反射激光的頻率將會(huì)發(fā)生變化，利用光子多普勒測速儀（photonic Doppler velocimetry, PDV）測量入射激光和反射激光的頻率差異，即可獲得炸藥與窗口的界面粒子速度歷程。PDV測速探頭的直徑為3.2 mm，探頭輸出光斑的直徑小于0.3 mm，探頭到窗口反射面的距離約為35 mm，條件允許時(shí)布置多個(gè)探頭進(jìn)行復(fù)測。實(shí)驗(yàn)中使用自行研制的光子多普勒測速儀，該測速儀為全光纖緊湊結(jié)構(gòu)，使用的激光波長為1 550 nm。由于在沖擊波作用下，測試窗口的折射率會(huì)發(fā)生變化，從而引入附加的多普勒頻移，因此需要對(duì)實(shí)驗(yàn)測得的表觀粒子速度進(jìn)行修正以獲得真實(shí)粒子速度，折射率修正公式為：

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig. 2 Schematic of the experimental apparatus

式中：為界面處表觀粒子速度，為真實(shí)粒子速度。本文中給出的粒子速度皆為經(jīng)過修正后的真實(shí)粒子速度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 TNT 炸藥

TNT 炸藥是一種較常用的炸藥，其分子組成中包含較多的碳元素，由于爆轟反應(yīng)過程中碳的凝聚作用，該炸藥的反應(yīng)區(qū)相比于HMX 等理想炸藥的反應(yīng)區(qū)更寬。實(shí)驗(yàn)中采用炸藥樣品的尺寸為 ? 50 mm×25 mm，炸藥的實(shí)際裝藥密度為1.62 g/cm。利用PDV 測得的數(shù)據(jù)經(jīng)快速傅里葉變換 （fast Fourier transform, FFT）后得到的速度頻譜如圖3 所示，整個(gè)測試過程的信噪比較高，速度曲線較光滑。圖4 為經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的爆轟波界面粒子速度剖面，粒子速度前期下降較迅速，后期下降較平緩，根據(jù)界面粒子速度拐點(diǎn)，TNT 炸藥的爆轟反應(yīng)時(shí)間τ 為(100±20) ns，這與利用其他方法獲得的結(jié)果一致，對(duì)應(yīng)CJ 點(diǎn)粒子速度為1 350 m/s，計(jì)算得到炸藥的爆壓為20.3 GPa，這與利用其他方法測得的炸藥爆壓在19～21 GPa 之間的結(jié)果相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)測得的VN 峰的粒子速度為1 857 m/s，對(duì)應(yīng)的壓力為29.4 GPa，VN 點(diǎn)與CJ 點(diǎn)壓力之比為1.45。

圖3 采用FFT 得到的TNT 炸藥爆轟波界面粒子速度譜Fig. 3 Velocity spectrogram of TNT analyzed by the FFT method

圖4 TNT 炸藥的界面粒子速度歷程Fig. 4 Interface velocity history for TNT

2.2 RDX 炸藥

RDX 炸藥是繼TNT 炸藥之后，另外一種被廣泛使用的炸藥，既可以用作傳爆藥，也可以作為主裝藥。對(duì)3 種以RDX 為主要成分的炸藥爆壓進(jìn)行了測試。

第1 種為RDX-1，包含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.5%的RDX 和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的黏結(jié)劑，采用壓制工藝成型，測試用炸藥樣品的尺寸為 ? 32 mm×11 mm，實(shí)際裝藥密度為1.65 g/cm，炸藥中孔隙率約為7%。圖5為實(shí)驗(yàn)測得的炸藥穩(wěn)態(tài)爆轟時(shí)的界面粒子速度歷程，CJ 點(diǎn)的粒子速度為1 671 m/s，CJ 點(diǎn)的壓力為27.6 GPa。實(shí)驗(yàn)測得的VN 點(diǎn)粒子速度為2 080 m/s，對(duì)應(yīng)的壓力為36.0 GPa，VN 點(diǎn)與CJ 點(diǎn)壓力之比為1.45。

圖5 RDX-1 炸藥的界面粒子速度歷程Fig. 5 Interface velocity history for RDX-1

第2 種為RDX-2 炸藥，采用澆注工藝成型，其中RDX 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83%，黏結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%，炸藥的實(shí)際裝藥密度為1.650 g/cm，最大理論密度ρ為1.672 g/cm。對(duì)該炸藥共開展了4 發(fā)實(shí)驗(yàn)，其中2 發(fā)實(shí)驗(yàn)用炸藥樣品的尺寸為 ? 40 mm×10 mm，另外2 發(fā)實(shí)驗(yàn)用炸藥樣品的尺寸為? 40 mm×20 mm。圖6 為實(shí)測的界面粒子速度時(shí)程曲線，相同厚度樣品測試結(jié)果較接近，界面粒子速度沒有明顯的拐點(diǎn)，這是由于該炸藥中黏結(jié)劑含量較高，使得炸藥的爆轟反應(yīng)過程呈現(xiàn)出一定的非理想特性。對(duì)于該類型的炸藥，采用圖1(b)所示的方法確定炸藥的CJ 點(diǎn)。結(jié)果表明，RDX-2 炸藥的CJ 點(diǎn)粒子速度為1 630 m/s，CJ 點(diǎn)壓力為26.5 GPa，爆轟反應(yīng)時(shí)間為(27±5) ns。

圖6 不同厚度的RDX-2 炸藥樣品的界面粒子速度歷程Fig. 6 Interface velocity histories for RDX-2 explosive samples with different thicknesses

第3 種為RDX-3 炸藥，由純RDX 晶體粉末壓制而成，不含黏結(jié)劑，共有3 種裝藥密度，分別為1.49、1.57 和1.67 g/cm。針對(duì)每種裝藥密度的炸藥樣品各開展了1 發(fā)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用炸藥樣品的尺寸均為 ? 20 mm×12 mm。實(shí)驗(yàn)測得的這3 種裝藥密度不同的炸藥穩(wěn)態(tài)爆轟波界面粒子速度曲線如圖7 所示，可以看出：炸藥密度越高，相同時(shí)刻界面粒子速度越高；這3 種裝藥密度不同的RDX-3 炸藥的爆轟反應(yīng)時(shí)間相當(dāng)，為(12±3) ns，對(duì)應(yīng)的CJ 點(diǎn)粒子速度分別為1 597、1 703 和1 782 m/s，爆壓分別為24.8、27.6 和30.4 GPa。這表明，采用本方法能夠有效識(shí)別炸藥裝藥密度對(duì)爆壓的影響。CJ 點(diǎn)等熵指數(shù)計(jì)算公式為：

圖7 RDX-3 炸藥的界面粒子速度歷程Fig. 7 Interface velocity histories for RDX-3

式中：γ 為等熵指數(shù)，ρ為炸藥的初始密度，為炸藥的CJ 爆速，為炸藥的爆壓。計(jì)算得到這3 種裝藥密度不同的RDX-3 炸藥CJ 點(diǎn)處等熵指數(shù)γ 分別為2.67、2.73 和2.92，裝藥密度越高，等熵指數(shù)越大，這與理論相符。由于本炸藥樣品為研究用配方，不含黏結(jié)劑，壓制后的炸藥樣品表面較粗糙，反應(yīng)區(qū)前段的信噪較低，導(dǎo)致VN 點(diǎn)速度測試誤差較大，沒有獲得有效的VN 點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)。

2.3 PETN 炸藥

PETN 炸藥采用壓制工藝成型，其中PETN 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，黏結(jié)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，炸藥的實(shí)際裝藥密度為1.645 g/cm，最大理論密度為1.699 g/cm。對(duì)該炸藥開展了1 發(fā)實(shí)驗(yàn)，樣品的尺寸為 ? 32 mm×11 mm。圖8 為實(shí)驗(yàn)測試得到的炸藥穩(wěn)態(tài)爆轟時(shí)的界面粒子速度時(shí)程曲線，CJ 點(diǎn)粒子速度為1 617 m/s，CJ 點(diǎn)壓力為26.1 GPa，爆轟反應(yīng)時(shí)間為（7±2） ns。實(shí)驗(yàn)測得VN 點(diǎn)的粒子速度為2 180 m/s，對(duì)應(yīng)的壓力為（37.9±1.2） GPa，VN 點(diǎn)與CJ 點(diǎn)壓力之比為1.45。

圖8 PETN 炸藥的界面粒子速度歷程Fig. 8 Interface velocity history for PETN

2.4 HMX 炸藥

針對(duì)HMX 基PBX 炸藥開展了3 發(fā)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用HMX 基PBX 炸藥包含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95% 的HMX 和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的黏結(jié)劑，炸藥的實(shí)際裝藥密度為1.860 g/cm，最大理論密度為1.889 g/cm，炸藥樣品的尺寸均為 ? 40 mm×10 mm。3 發(fā)實(shí)驗(yàn)中加載條件相同，圖9 為快速傅里葉變換后的速度云圖，圖10 為經(jīng)過處理并對(duì)起跳時(shí)間歸零后獲得的穩(wěn)態(tài)爆轟波界面粒子速度圖。從圖9～10 中可以看出，HMX 炸藥界面粒子速度存在較明顯的拐點(diǎn)，CJ 點(diǎn)粒子速度為1 978 m/s，CJ 壓力為36.8 GPa，炸藥的爆轟反應(yīng)時(shí)間為（10±2） ns，VN 點(diǎn)粒子速度為2 466 m/s，對(duì)應(yīng)的VN 點(diǎn)壓力為48.0 GPa。關(guān)于HMX 炸藥的爆轟反應(yīng)區(qū)特性，Tarver根據(jù)炸藥爆速與直徑的關(guān)系，理論推斷HMX 炸藥的爆轟反應(yīng)時(shí)間不超過20 ns，Gustavsen 等利用VISAR 測得的HMX 基PBX-9 501 炸藥爆轟反應(yīng)時(shí)間為（35±12） ns，Loboiko 等采用光電法測得的HMX 炸藥爆轟反應(yīng)時(shí)間為（40±10） ns，本研究獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果要顯著小于上述值，但是與Menikoff 等的理論計(jì)算值較接近。

圖9 HMX 炸藥速度頻譜Fig. 9 Velocity spectrograms of HMX analyzed by the FFT method

圖10 HMX 炸藥的界面粒子速度歷程Fig. 10 Interface velocity histories for HMX

2.5 TATB 炸藥

TATB 炸藥由于其具有良好的安全性能，在鈍感炸藥配方中獲得了廣泛的應(yīng)用。對(duì)TATB 基壓裝裝藥開展了2 發(fā)實(shí)驗(yàn)，炸藥樣品的尺寸分別為 ? 50 mm×30 mm 和 ? 50 mm×40 mm。為了使炸藥迅速達(dá)到穩(wěn)定爆轟狀態(tài)，在炸藥樣品起爆端粘結(jié)一塊尺寸為?50 mm×10 mm 的熔黑梯炸藥。熔黑梯炸藥輸出到TATB 炸藥中的壓力約為27 GPa，該壓力下TATB 炸藥的到爆轟距離約為3 mm，顯著小于TATB 樣品的厚度。因此，TATB 炸藥能夠達(dá)到比較穩(wěn)定的爆轟狀態(tài)，測試過程中保證加載條件幾乎完全相同，影響這2 發(fā)實(shí)驗(yàn)界面粒子速度變化過程的主要因素只有炸藥的厚度。為了提高測試數(shù)據(jù)的的準(zhǔn)確性，每發(fā)實(shí)驗(yàn)在藥柱的中心區(qū)域布置了3 個(gè)測速探頭。圖11 為快速傅里葉變換后的速度云圖，圖12 給出了起跳時(shí)間歸零后的實(shí)測界面粒子速度結(jié)果，相同厚度樣品測試結(jié)果幾乎重合，這表明測試精度較高。這2 發(fā)實(shí)驗(yàn)界面粒子速度均沒有明顯的拐點(diǎn)，這是由于TATB 炸藥存在由碳凝聚控制的慢反應(yīng)過程，導(dǎo)致炸藥的反應(yīng)區(qū)寬度較寬。采用圖1(b)所示的方法確定炸藥的CJ 點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過程中界面粒子速度測試的相對(duì)不確定度為1%，因此以兩者之間速度差為1%的點(diǎn)作為CJ 點(diǎn)，CJ 點(diǎn)粒子速度為1 705 m/s，CJ 點(diǎn)的壓力為29.3 GPa，CJ 點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)爆轟反應(yīng)時(shí)間為140 ns。采用界面粒子速度求導(dǎo)的方法對(duì)40 mm 厚炸藥樣品的爆轟反應(yīng)區(qū)寬度進(jìn)行了計(jì)算，如圖13 所示，得到炸藥的爆轟反應(yīng)時(shí)間為（255±20） ns，與之前獲得的反應(yīng)時(shí)間（260±20） ns一致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TATB 炸藥的反應(yīng)結(jié)束點(diǎn)，要滯后于爆轟產(chǎn)物的聲速點(diǎn)（CJ 點(diǎn)），即聲速點(diǎn)后爆轟產(chǎn)物仍然在釋放能量，這正是TATB 炸藥非理想爆轟特性的本質(zhì)原因，也由此導(dǎo)致了TATB 基炸藥在爆轟傳播中較為明顯的曲率效應(yīng)，以及炸藥爆速隨直徑較明顯地變化。

圖11 TATB 炸藥速度頻譜圖Fig. 11 Velocity spectrogram of TATB analyzed by FFT method

圖12 TATB 炸藥的界面粒子速度歷程Fig. 12 Interface velocity histories for TATB

圖13 TATB 炸藥的界面粒子加速度歷程Fig. 13 Interface particle acceleration history for TATB

2.6 CL-20 炸藥

CL-20 炸藥是目前已經(jīng)研制出來作功能力最高的炸藥，關(guān)于CL-20 炸藥的爆速、爆熱已經(jīng)有較多的文獻(xiàn)報(bào)道，但是有關(guān)其爆壓的測試結(jié)果卻相對(duì)較少。對(duì)CL-20 為主要成分的壓裝炸藥開展了2 發(fā)實(shí)驗(yàn)，炸藥樣品含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的CL-20 和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的黏結(jié)劑，密度為1.920 g/cm，尺寸均為 ? 20 mm×20 mm。圖14 為2 發(fā)工況相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，起爆方式為雷管起爆，由于側(cè)向稀疏的作用，爆轟波并非理想的一維平面爆轟波，這使得界面粒子速度的拐點(diǎn)更難以判斷，但是根據(jù)界面粒子速度的測試結(jié)果，仍然可以大致確定拐點(diǎn)處的粒子速度為1 995 m/s，對(duì)應(yīng)的爆壓為37.9 GPa，爆轟反應(yīng)區(qū)寬度為（15±4） ns。ε 晶型CL-20 的最大理論密度為2.04 g/cm, 對(duì)應(yīng)炸藥的爆速為9 550 m/s，假設(shè)CJ 點(diǎn)等熵指數(shù)3.09 保持不變，則可計(jì)算ε 晶型CL-20 炸藥的爆壓為45.5 GPa，考慮到實(shí)際應(yīng)用中炸藥一般都含有黏結(jié)劑，同時(shí)裝藥密度也很難達(dá)到最大理論密度，炸藥的實(shí)際爆壓比該最大計(jì)算值低較合理。VN 點(diǎn)處粒子速度為2 360 m/s，VN 點(diǎn)的壓力為46.4 GPa。

圖14 CL-20 炸藥的界面粒子速度歷程Fig. 14 Interface velocity histories for CL-20

2.7 反應(yīng)區(qū)寬度的比較

實(shí)驗(yàn)測得各種炸藥的反應(yīng)區(qū)參數(shù)見表1，結(jié)果表明，理想炸藥HMX、RDX、PETN 和CL-20 的爆轟反應(yīng)時(shí)間較短，約10 ns。根據(jù)ZND 理論，在前導(dǎo)沖擊波的作用下，未反應(yīng)炸藥溫度迅速升高，根據(jù)未反應(yīng)炸藥的狀態(tài)方程參數(shù)可以計(jì)算獲得不同沖擊壓力作用下炸藥的溫升，以HMX 炸藥為例，VN 點(diǎn)壓力為48 GPa，沖擊作用下炸藥的溫度為2 000 K，該溫度足以引發(fā)前導(dǎo)波陣面后炸藥的劇烈化學(xué)反應(yīng)，并迅速反應(yīng)完全。而TATB 和TNT 這2 種炸藥的爆轟反應(yīng)時(shí)間較長，大于80 ns。這是由于炸藥的分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)，化學(xué)組成中碳含量較高，反應(yīng)過程分為2 個(gè)階段：(1)與理想炸藥相似，沖擊作用導(dǎo)致炸藥溫升并迅速引發(fā)化學(xué)分解反應(yīng)，從2 種炸藥的界面粒子速度曲線上可以看出，盡管沒有明顯的拐點(diǎn)，但是在VN 點(diǎn)之后2 種炸藥的界面粒子速度曲線均存在一個(gè)快速下降的區(qū)域；(2)產(chǎn)物中的碳凝聚過程，該過程為分子之間的反應(yīng)，反應(yīng)速度受反應(yīng)物擴(kuò)散速率的限制，相比于單質(zhì)分子的分解反應(yīng)，反應(yīng)速率要慢得多，導(dǎo)致反應(yīng)持續(xù)的時(shí)間較長。

表1 炸藥反應(yīng)區(qū)參數(shù)Table 1 Detailed parameters for the explosive reaction zone

3 測試不確定度分析

在影響炸藥爆壓測試精度的因素中，密度、爆速以及窗口材料沖擊絕熱線常數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度較?。s為0.5%），對(duì)爆壓測試不確定度的影響較小，可以忽略。影響爆壓測試不確定度的主要因素是CJ 點(diǎn)處的粒子速度，而粒子速度的測試不確定度由2 方面構(gòu)成：(1)PDV 系統(tǒng)的測量不確定度，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度約為1%；(2)CJ 點(diǎn)人為判斷帶來的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度約為1.5%，合成后的粒子速度相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測試不確定度約為1.8%。以HMX 炸藥為例，根據(jù)公式(3)得到炸藥爆壓的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測試不確定度為2.2%，取置信水準(zhǔn)為95%（包含因子=2），則爆壓測試的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為4.4%。而反應(yīng)區(qū)寬度的測量不確定度也主要由PDV 系統(tǒng)的測量不確定度和CJ 點(diǎn)判讀誤差構(gòu)成，PDV 系統(tǒng)的時(shí)間分辨率約為1 ns，對(duì)于拐點(diǎn)較明顯的炸藥如HMX，加上判讀誤差后的反應(yīng)區(qū)寬度測量不確定度為2 ns，而對(duì)于存在碳凝聚反應(yīng)過程的TNT 炸藥等，反應(yīng)區(qū)寬度的測量不確定度在10～20 ns。

有關(guān)水箱法和錳銅壓阻計(jì)方法測量精度還未有詳細(xì)的研究，但是根據(jù)已有的數(shù)據(jù)，以上2 種測試方法的測量不確定度為5%～10%，測試的時(shí)間分辨率大于10 ns。因此，由測試不確定度的分析結(jié)果可知，采用激光干涉法測量炸藥爆壓和反應(yīng)區(qū)寬度的測試結(jié)果更精確。

4 結(jié) 論

采用激光干涉法對(duì)TNT、PETN、RDX、HMX、TATB 和CL-20 等6 種炸藥的穩(wěn)態(tài)爆轟波界面粒子速度進(jìn)行了測試，獲得了高精度的爆壓、爆轟反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)。對(duì)比了各炸藥的爆轟反應(yīng)區(qū)寬度，結(jié)果表明：理想炸藥HMX、RDX、PETN 和CL-20 的爆轟反應(yīng)時(shí)間較短，約為10 ns；而TATB 和TNT 炸藥由于存在碳凝聚反應(yīng)過程，爆轟反應(yīng)時(shí)間較長，大于80 ns。同時(shí)，由測試不確定度簡要分析可知：激光干涉法測試爆壓的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為4.4%（包含因子=2）；理想炸藥反應(yīng)區(qū)寬度的測試不確定度為2～4 ns，存在碳凝聚過程的非理想炸藥反應(yīng)區(qū)寬度的測試不確定度為10～20 ns。