由于炸药的冲击起爆是一门多学科交叉的研究,涉及复杂的物理、化学以及流体动力学等问题,对冲击起爆的影响难以用单一的理论来得到一个普适的结论。经常根据理论得到一个定性的分析,然后由理论分析设计实验得到一个定量的结果。在冲击起爆过程中,冲击波通过金属隔层和空气间隙时,增加了冲击起爆过程的复杂性。不仅金属隔层和空气间隙使冲击波产生衰减,而且金属隔层阻抗较大,会反射冲击波,当反射的冲击波被再次反射时会对炸药产生二次压缩;其次空气间隙会使冲击起爆状态发生改变:由冲击压缩过程转变为准等熵压缩和冲击压缩复合加载过程。这些因素可能导致炸药达不到爆轰或者爆轰距离增加,因此有必要研究金属隔层和空气间隙对冲击起爆的影响规律。但是金属隔层和空气间隙共存的情况下,不能定量的研究出它们对冲击起爆的影响权重,所以我们开展了四项实验工作:金属隔层冲击波衰减规律实验、空气间隙对冲击波影响规律实验,同时根据实验结果进行了数值模拟。具体工作如下:1.基于火炮实验平台,使用PDV测量4mm、5mm和6mm金属隔层在HMX基的C型炸药和PBX-3型炸药(得到不同入射压力)驱动下的自由界面速度,基于冲击波理论由金属隔层自由界面速度计算得到金属隔层冲击波透射率,表征在金属隔层中的冲击波衰减规律。得到了两种炸药驱动下不同厚度金属隔层的冲击波衰减规律。2.冲击波通过空气间隙压力的变化反映出空气间隙对冲击波影响规律。由于难以直接测量得到冲击波通过空气间隙后的压力值,利用冲击波通过0.3mm和0.57mm厚度的空气间隙驱动5mm金属隔层,获得了金属隔层自由界面速度。根据自由界面速度和5mm金属隔层冲击波透射率,计算得到冲击波通过空气间隙后作用到金属隔层的压力,得到空气间隙对冲击波的影响。3.由于金属隔层和空气间隙冲击起爆实验中影响冲击起爆的因素较为复杂,难以直接得到二次压缩对炸药的冲击起爆特性的具体影响。所以采用蓝宝和Kel-F粘贴而成的飞片冲击起爆TATB基的D型炸药,模拟金属隔层下的二次压缩情况,使用电磁粒子速度计测量不同深度炸药粒子速度,从粒子速度曲线中得到了二次压缩对D型炸药的冲击起爆特性影响。4.采用未反应炸药HOM状态方程和爆轰产物JWL状态方程,在欧拉方程的基础上,利用总变化量减少插值的简单保守拉格朗日数值方案和一个近似的Riemann解算器离散方法,采用二阶龙格库塔法进行时间离散,模拟了炸药驱动金属隔层实验和二次压缩实验,较好的拟合了实验数据。