本发明专利技术公开了一种梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置及方法。本发明专利技术基于梯度阈值活性毁伤元激活阈值梯度分布特性，将活性毁伤元与目标作用过程中的载荷衰减过程引入，通过多层结构靶考量梯度阈值活性毁伤元的梯度激活行为，并在减小燃料箱流体动压效应的基础上，测试材料的反应、释能及对燃料目标的毁伤增强效应。本发明专利技术可为梯度阈值活性材料及其毁伤元应用提供标准测试方法，有效对其引燃增强效应进行测试评估，促进梯度阈值活性材料毁伤元武器的研制及对燃料目标的毁伤，提高我国武器装备发展及进步，具备广泛的应用空间及发展前景。景。景。
【技术实现步骤摘要】
一种梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置及方法
[0001]本专利技术涉及毁伤效能测试
，具体涉及一种梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置及方法。
技术介绍
[0002]燃料箱是飞机、工程机械、军工车辆、舰船等军事目标的关键易损功能部件，一旦遭到高速破片或弹丸的碰撞作用发生结构破坏、燃油泄漏、点火和爆燃，将对相应作战装备和平台的作战效能、生存能力造成严重威胁。军事需求的驱动，使得以燃料箱为攻击目标的研究不断深入，促进基础科学问题研究的同时，相应武器弹药不断发展。
[0003]传统惰性金属材料毁伤元(破片、子弹)受惰性材料动能侵彻机理和单一机械贯穿毁伤模式的限制，使得现有武器弹药对汽油、煤油、柴油等燃料目标，毁伤效果不够理想。活性材料是一种新型的高能量密度含能材料，在常规条件下处于惰性亚稳态，但在强冲击条件下会被激活，发生化学反应，快速而剧烈地释放大量化学能。当活性材料被制备成各类毁伤元时(如活性破片、活性药型罩、活性杆条等)，可首先依靠自身动能侵彻、贯穿目标，同时在强冲击载荷的作用下被激活并发生爆炸/爆燃反应，进入目标内部进一步毁伤目标，通过动能侵彻和内部燃爆两种毁伤机制的联合作用，在大幅提高毁伤元对柴油燃料箱的毁伤效能方面具备巨大潜力。
[0004]尤其是，最近针对活性材料毁伤元显著不同于传统含能材料的非自持反应特性，及其与目标作用时载荷的短时高峰特性，提出的梯度阈值活性材料，基于活性毁伤元与目标作用时的载荷演化及分布特征，将活性材料激活阈值进行梯度化设计，使得材料与目标作用的整个过程中，随着活性材料的反应及输入材料内载荷的衰减，输入未反应材料的载荷仍可达到或者超过材料的激活阈值，相比单一激活阈值活性材料，实现活性材料的充分反应及释能，从而大幅提升其毁伤能力。
[0005]当应用该梯度激活阈值活性材料替代传统惰性金属材料作为毁伤元，对燃油类目标，如飞机、军工车辆、舰船燃料箱及地面各类油库、油罐进行打击时，可首先通过动能对目标进行机械贯穿毁伤，同时激活活性材料开始反应；随着侵彻过程的进行，材料与目标碰撞速度不断减小，输入材料载荷不断衰减，但依然高于材料的激活阈值，材料进一步被激活反应，最终造成燃油的泄露、喷射、燃烧、甚至爆炸。尤其是在低速作用条件下，相比传统惰性毁伤元，梯度阈值活性材料毁伤元对燃料目标的毁伤效能体现出优越的引燃增强效应。
[0006]然而，针对该梯度阈值活性材料冲击激活的特殊响应过程及其对燃油目标的引燃效应，目前的测试方法存在很大不足。目前所有测试方法的基本思路为：通过高速发射器，将待测试毁伤元加速驱动，驱动后的毁伤元以一定速度直接撞击位于一定距离处的燃油目标，或者一定距离处位于一定厚度金属靶板之后的燃油目标，通过对燃油目标的响应分析该速度下毁伤元的引燃效果。要对梯度阈值活性材料的引燃增强效应进行测试，需基于该材料的基本设计思路，将其与目标作用过程中的载荷衰减特性引入，与材料的梯度激活特性相结合，验证其反应释能及对燃油目标的引燃增强效果。目前广泛采用的测试方法显然
无法为材料设置载荷衰减测试条件，更不能验证在不同衰减条件下材料的激活反应特性及对燃料目标的毁伤增强效应。
技术实现思路
[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置，将活性材料毁伤元与目标作用过程中的载荷衰减过程引入，与材料的激活阈值梯度化分布相结合，有效测试材料的反应、释能及对燃料目标的毁伤增强效应，促进梯度阈值活性材料的设计、改进我国武器装备的发展进步。
[0008]本专利技术的梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置，包括：发射器、通断测速靶、多层结构靶、燃料箱和高速摄影仪；
[0009]其中，发射器用于发射活性毁伤元；
[0010]多层结构靶用于获得活性毁伤元各梯度激活阈值下的激活反应特性；多层结构靶中靶板的层数，以及各层靶板的尺寸、材质、靶板间距均由待测试的活性毁伤元的梯度激活阈值及各激活阈值对应的活性毁伤元的高度确定；
[0011]通断测速靶位于发射器和多层结构靶之间，以及多层结构靶各靶板的背面，用于测量活性毁伤元的速度；
[0012]燃料箱位于多层结构靶后，用于测试活性毁伤元的引燃效果；燃料箱的正面上端设有一开口，所述开口的面积为燃料箱正面面积的1/5；
[0013]高速摄影仪用于拍摄活性毁伤元冲击多层结构靶并引燃燃料箱的过程。
[0014]较优的，发射器为弹道枪或者气枪。
[0015]较优的，发射器的口径12.7mm或者14.5mm。
[0016]较优的，多层结构靶中，第1层靶板的厚度为1.5a～2.0a，选用密度为2.5g/cm3～3.5g/cm3的金属材料制成；第2层靶板的厚度为1.0b～1.5b，选用合金钢制成；第3～N
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2层靶板的厚度为0.8c～1.0c，选用密度为2.5g/cm3～5.0g/cm3的金属材料制成；最后的第N
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1层靶板的厚度在2.0e～3.0e，选用密度为0.8g/cm3～2.0g/cm3的非金属材料制成；其中，a、b、c、e分别为待测梯度阈值活性毁伤元从头部到尾部各激活阈值对应毁伤元的高度；
[0017]第1层靶板与第2层靶板之间的距离为150～200mm，后几层间隔靶之间的距离以10％～20％逐渐降低。
[0018]较优的，第1层靶板采用硬铝、铝合金或镁合金；第2层靶板采用45号钢、Q235钢或装甲钢；第3～N
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2层靶板采用铝、铝合金或钛合金；最后的第N
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1层靶板采用尼龙、聚乙烯或凯夫拉。
[0019]较优的，通断测速靶采用铝箔夹书写纸的三明治结构。
[0020]较优的，发射器与多层结构靶之间布置2块测速靶，第1块测速靶距离多层结构靶300～400mm处，第2块测速靶距离多层结构靶200mm处。
[0021]较优的，燃料箱的正面和背面划线分割为大小均等的方格。
[0022]较优的，还包括背景幕布，所述背景幕布与高速摄影仪分别位于多层结构靶的两侧。
[0023]本专利技术还提供了一种梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试方法，采用上述的梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置进行测试。
[0024]有益效果：
[0025](1)本专利技术基于梯度阈值活性毁伤元激活阈值梯度分布特性，将活性毁伤元与目标作用过程中的载荷衰减过程引入，通过多层结构靶考量梯度阈值活性毁伤元的梯度激活行为，并在减小燃料箱流体动压效应的基础上，测试材料的反应、释能及对燃料目标的毁伤增强效应。本专利技术可为梯度阈值活性材料及其毁伤元应用提供标准测试方法，有效对其引燃增强效应进行测试评估，促进梯度阈值活性材料毁伤元武器的研制及对燃料目标的毁伤，提高我国武器装备发展及进步，具备广泛的应用空间及发展前景。
[0026](2)本专利技术采用弹道枪或者气枪即可完成活性毁伤元的发射，结构简单，可重复使用，且通过调整发射气压或者发射装药量即可实现任意的发射速度。
[0027](3)本专利技术所设计的多层本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置，其特征在于，包括：发射器(1)、通断测速靶(4)、多层结构靶(3)、燃料箱(5)和高速摄影仪(6)；其中，发射器(1)用于发射活性毁伤元(2)；多层结构靶(3)用于获得活性毁伤元(2)各梯度激活阈值下的激活反应特性；多层结构靶(3)中靶板的层数，以及各层靶板的尺寸、材质、靶板间距均由待测试的活性毁伤元(2)的梯度激活阈值及各激活阈值对应的活性毁伤元的高度确定；通断测速靶(4)位于发射器(1)和多层结构靶(3)之间，以及多层结构靶(3)各靶板的背面，用于测量活性毁伤元(2)的速度；燃料箱(5)位于多层结构靶(3)后，用于测试活性毁伤元的引燃效果；燃料箱(5)的正面上端设有一开口，所述开口的面积为燃料箱正面面积的1/5；高速摄影仪(6)用于拍摄活性毁伤元(2)冲击多层结构靶(3)并引燃燃料箱(5)的过程。2.如权利要求1所述的梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置，其特征在于，发射器(1)为弹道枪或者气枪。3.如权利要求1或2所述的梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置，其特征在于，发射器(1)的口径12.7mm或者14.5mm。4.如权利要求1所述的梯度阈值活性毁伤元引燃增强测试装置，其特征在于，多层结构靶中，第1层靶板的厚度为1.5a～2.0a，选用密度为2.5g/cm3～3.5g/cm3的金属材料制成；第2层靶板的厚度为1.0b～1.5b，选用合金钢制成；第3～N
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2层靶板的厚度为0.8c～1.0c，选用密度为2.5g/cm3～5.0g/cm3的金属材料制成；最后的第N
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭焕果，王海福，葛超，郑元枫，余庆波，汪德武，贺元吉，肖艳文，赵宏伟，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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