9、爆炸脉冲功率相关基础与测量技术

爆炸脉冲功率相关基础与测量技术

1. 冲击波与高能炸药基础

在推导格尼方程时，假定爆轰波以及金属沿垂直于其表面的方向运动。但对于端部起爆的螺旋形磁通压缩发生器（FCG）而言并非如此，在这种情况下，爆轰波以掠射角与金属圆柱相遇。为了对螺旋形FCG中电枢的膨胀进行建模，需要采用另一种名为泰勒角近似的模型。

当爆轰波平行于金属板表面移动时，金属板会从其原始位置发生一个角度为θ（泰勒角）的偏转。这里假设金属板瞬间达到最终速度，并且仅进行纯旋转，即板的长度和厚度没有变化，也不存在剪切流。

若从爆轰波经过点P的时刻开始计时，相关线段长度与炸药的爆轰速度D以及偏转金属板的速度V存在如下关系：
- (OP = Dt)
- (PP ′ = V t)

根据几何关系可得：
(\sin\frac{\theta}{2} = \frac{PP ′/2}{OP} = \frac{V t}{2Dt} = \frac{V}{2D})
其中，速度V可通过格尼方程进行估算。

在设计爆炸脉冲功率发生器时，需要考虑以下几个方面：
- 冲击波形状 ：以实现最佳性能，例如在爆炸磁通量发生器（FEG）中。
- 所需冲击波压力 ：以产生期望的效果。
- 爆轰速度 ：取决于所使用炸药的类型及其性质，如密度、直径（维持爆轰需要最小直径）和成分（若需要更高的查普曼 - 茹盖（CJ）压力）。
- 有效的起爆系统 。
- 冲击波阻抗匹配