炸药理论基础

本书内容来源于作者在中国工程物理研究院化工材料研究所微信公众号开设的知识专栏以及研究生院“炸药理论基础”课程的教学讲义。全书共9章，主要介绍炸药的基本知识和基础理论，包括炸药一般特征、炸药能量学、炸药热分解、炸药燃烧、炸药爆轰、燃烧转爆轰、爆炸作用、炸药的感度以及炸药生命流程等内容。

目录
“中国工程物理研究院研究生教材” 总序
前言
致谢
第1章 炸药一般特征 1
1.1 燃烧爆炸现象 2
1.1.1 一种有趣的泥土 2
1.1.2 有机溶剂蒸气燃爆 2
1.1.3 线性燃烧和聚合燃烧 3
1.2 炸药爆炸基本条件 5
1.2.1 广义炸药与狭义炸药 5
1.2.2 火炸药是比能材料 6
1.2.3 火炸药定义与特征 7
1.3 炸药的本质 11
1.3.1 炸药释能的本质 11
1.3.2 从热力学理解炸药相对稳定性 12
1.3.3 炸药释能与化学组成及反应速度的关系 13
1.3.4 炸药释能功率 14
1.3.5 炸药能量密度 15
1.4 炸药分类———释能方式 16
1.4.1 释能方式分类的局限性 16
1.4.2 起爆药 18
1.4.3 猛炸药 19
1.4.4 发射药与推进剂 21
1.4.5 烟火药 22
1.5 炸药分类———化学结构 25
1.5.1 化学结构分类的局限性 25
1.5.2 非炸药组分混合炸药 25
1.5.3 生成焓分类的单质炸药 28
1.5.4 含能基团分类的单质炸药 29
1.5.5 含炸药组分的混合炸药 31
思考题 33
第2章 炸药能量学 35
2.1 预备知识 36
2.1.1 热力学第一定律及相关概念 36
2.1.2 热力学第二定律与常见气体变化过程 40
2.2 炸药热化学 42
2.2.1 反应热与标准生成热 42
2.2.2 化合物标准生成热的预估 45
2.2.3 爆热与燃烧热 47
2.2.4 氧平衡与氧系数 51
2.3 爆炸能 53
2.3.1 爆炸竞争反应及氧平衡与危险等级的关系 53
2.3.2 单质炸药的爆热: 取决于生成热和氧平衡 57
2.3.3 混合炸药爆热与爆温的调节 60
2.3.4 爆炸温度与火焰温度的计算 64
2.4 爆炸反应方程 68
2.4.1 理论确定法 68
2.4.2 简化理论确定法 71
2.4.3 经验确定法 75
2.5 爆炸做功工质 78
2.5.1 爆轰产物气体体积计算 78
2.5.2 热量与气体的叠加 80
思考题 83
第3章 炸药热分解 85
3.1 概述 86
3.2 热分解动力学 88
3.2.1 反应速度与浓度的关系 88
3.2.2 反应速度与温度的关系 90
3.2.3 自加速的化学反应 91
3.3 热分解机理 93
3.3.1 热爆炸机理 93
3.3.2 自催化机理 95
3.3.3 链反应机理 98
3.4 热分解一般特征 102
3.4.1 影响热分解的条件 102
3.4.2 热安定度的物理机制 104
3.4.3 一级反应与自加速的双加速机制 106
3.5 热分解研究 107
3.5.1 热分解研究方法 107
3.5.2 热分解自加速与环境温度的关系 109
3.5.3 典型炸药热分解特征 112
3.6 炸药的安定性 114
3.6.1 炸药的安定度 114
3.6.2 热安定度测试时遇到的几个问题 115
3.6.3 加速试验与较高温度时的数据向低温度外延的问题 117
3.7 炸药的相容性 119
思考题 122
第4章 炸药燃烧 123
4.1 气体炸药燃烧 124
4.1.1 示性燃烧 124
4.1.2 示性燃速与喷气技术的关系 126
4.1.3 示性燃速的测量: 高速转鼓相机法 127
4.1.4 示性燃速的影响因素 129
4.2 气体炸药燃烧传播理论 131
4.2.1 示性燃烧温度场 131
4.2.2 示性燃烧速度方程 133
4.2.3 示性燃烧速度与压力温度的关系 133
4.3 凝聚炸药燃烧 135
4.3.1 凝聚炸药燃速的影响因素 135
4.3.2 凝聚炸药燃速与压力和初温的关系 137
4.4 凝聚炸药燃烧传播理论 139
4.4.1 易挥发炸药的燃烧 139
4.4.2 难挥发和速燃炸药的燃烧 141
4.5 燃烧与热分解的关系 144
4.5.1 炸药燃烧的临界现象 144
4.5.2 热分解转燃烧 146
思考题 147
第5章 炸药爆轰 149
5.1 概述 150
5.1.1 气体炸药爆轰现象 150
5.1.2 凝聚炸药爆轰现象 152
5.1.3 爆轰条件: 临界直径和极限直径 155
5.1.4 爆轰的实验方法 157
5.2 流体力学理论 159
5.2.1 爆轰理论发展简史 159
5.2.2 扰动及其传播 161
5.2.3 弱扰动和声波 163
5.2.4 强扰动和冲击波 166
5.2.5 冲击波与声波比较 169
5.2.6 冲击波的特征 172
5.3 气体爆轰流体力学理论 175
5.3.1 四个未知变量与前三个方程 175
5.3.2 寻找第四个方程———如盖方程 (1) 178
5.3.3 寻找第四个方程———如盖方程 (2) 181
5.3.4 寻找第四个方程———如盖方程 (3) 184
5.3.5 气体爆轰参数的计算 186
5.3.6 气体爆轰反应区的动力学 189
5.4 凝聚炸药爆轰流体力学理论 194
5.4.1 爆轰产物状态的模型结构 194
5.4.2 反应的引发 198
5.4.3 反应的极限 201
5.4.4 爆轰传播的影响因素 206
5.4.5 凝聚炸药爆轰的参数计算 209
思考题 212
第6章 燃烧转爆轰 215
6.1 气体炸药 DDT 216
6.1.1 气体炸药 DDT 机理 216
6.1.2 气体炸药 DDT 机理的实践 218
6.2 凝聚炸药 DDT 219
6.2.1 加速机制 219
6.2.2 转化条件 223
6.2.3 低速爆轰 227
6.3 起爆药、猛炸药与火药 DDT 的区别与转化 231
6.3.1 自身DDT特性 232
6.3.2 结构特性的影响 232
6.3.3 区别与转化 234
思考题 235
第7章 爆炸作用 237
7.1 爆炸威力 238
7.1.1 威力的理论表达式 238
7.1.2 爆炸威力实验测定 241
7.2 爆炸破坏力 246
7.2.1 猛度的理论表达式 246
7.2.2 爆炸猛度实验测定 252
7.3 爆炸推力 256
7.3.1 推力的理论表达式 256
7.3.2 爆炸推力实验测定 259
7.4 聚能效应 266
7.4.1 聚能效应的作用 266
7.4.2 聚能效应的影响因素 270
思考题 275
第8章 炸药的感度 277
8.1 炸药感度与安全评价 278
8.1.1 感度的选择性与相对性 278
8.1.2 炸药与炸药部件安全等级评价 280
8.2 热点理论 281
8.2.1 热点学说 281
8.2.2 热点的特性 282
8.2.3 热点的研究方法 283
8.2.4 不同作用方式生成热点的机理不同 283
8.3 机械感度 285
8.3.1 撞击感度 285
8.3.2 苏珊试验 288
8.3.3 摩擦感度 289
8.4 热感度 290
8.4.1 爆发点试验 291
8.4.2 5s延滞期的爆发点试验 291
8.4.3 火焰感度 293
8.5 冲击波感度 294
8.5.1 隔板试验 294
8.5.2 楔形试验 295
8.5.3 殉爆与安全距离 296
8.6 静电感度 299
8.6.1 炸药摩擦带电 299
8.6.2 炸药静电火花感度 302
8.7 爆轰波感度 303
8.8 激光感度 304
思考题 306
第9章 炸药生命流程 307
9.1 开启炸药理论的四把钥匙 308
9.1.1 第一把钥匙: 致密化 308
9.1.2 第二把钥匙: 自加速 309
9.1.3 第三把钥匙: 局限性 311
9.1.4 第四把钥匙: 跷跷板 312
9.2 化学储能 312
9.2.1 炸药全链条性能 312
9.2.2 炸药分子结构决定本征能量 313
9.2.3 单质炸药结构与本征性能 315
9.3 释能形式 317
9.3.1 做功效应 317
9.3.2 冲击效应: 爆速与爆压 318
9.3.3 气体膨胀效应: 做功工质 319
9.4 爆炸序列 321
9.4.1 爆炸序列中能量传递 321
9.4.2 爆炸序列结构 324
9.5 爆炸效应 325
9.5.1 爆炸损伤类型 325
9.5.2 爆炸增强效应 326
9.5.3 破片效应 327
9.5.4 碎甲效应 328
思考题 329
参考文献 331
缩略词表 333