弹药工程与爆炸技术年～ 第 学期
《起爆器材》 试卷（一）
一、填空题（25分）
1.火工品是装有，用以引燃火药、引爆炸药，做机械功或产生特种效应的 一次性使用的 元器件和装置的总称。
2.火工品的品种很多，技术指标也各不相同，但从火工品的本质出发，设计时有
下列共性要求： 合适的感度、 适当的威力、 长储安定性、 适应环境的能力、
小型化 。
3.热起爆是炸药起爆的其它各种形式的起爆均以此为基础。热起爆机理的显著特点是 自热过程，这是炸药的 放热反应所决定的。炸药的分解反应过程中会释放热量，同时还与周围环境发生热量传递。热起爆机理的研究是解决炸药由于自热引起的点火或起爆的 临界条件。
4.电起爆是研究炸药或火工品在电能作用下的机理。电起爆包括能转换为其它能量起爆 和 电击穿起爆 两种类型。
5.雷管是接受某种形式激发能量而发火，并转变为输出的火工品。在弹药引信的 传爆序列 中，雷管是不可缺少的火工品，它的作用是 引爆传火药、导爆药或主装药 。
6. 火工品可靠性设计主要从四个方面工作： 建立可靠性模型、 可靠性分配 、 可靠性预估、可靠性增长实验 。可靠性增长实验的目的是通过实验结果的分析，采取有效的纠正措施，及早解决大多数可靠性问题，达到产品性能和结构的优化，提高产品的可靠性。
二 、名词解释（16分）
1. 起爆器材：是能够受外界很小能量激发，既按预定时间地点发火或爆炸的元件、装置或制品。它的作用是产生热冲能或爆炸冲能，并能够传递给火药或炸药，将其点燃或引爆。（有些品种也可作为独立能源。）
2.可靠性：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内 ,完成规定功能的能力,其 定量化的表示为概率值。当用概率值表述产品的可靠性时，常称为可靠度。
3.极限起爆药量：雷管内各层装药药量的多少应按保证能引发下层装药为主。极限起爆药量一般为在设定条件下能起爆猛炸药并达到高速爆轰的最小起爆药量。
4. 爆炸序列：一般是通过一系列感度由高到低，威力由小到大的火工品组成的激发系统。（它能将较小的初始冲量加以转换、放大或减弱，并控制一定的时间，最后形成一个合适的输出，适时可靠地引发弹丸装药。）
三、简答题（29分）
1. 热点成长和熄灭的条件及和热起爆的关系是什么？（9分）
答：根据热点能量平衡方程：
∂T∂2T2∂Tρc=λ(2+• （ 2分） ∂t∂xx∂x
热点温度为T1，周围温度为T0，T1> T0
热由热点向外扩散，热点温度随时间增加而下降。热点内热量向外流动，可以看成冷却波到达中心之前。如果冷却波浸入中心，爆炸还未发生，热点将熄灭。可见，只有当形成的热点满足一定的条件，即具有足够大的尺寸，足够高的温度和放出足够的热量时，才能逐渐发展而使整个炸药爆炸。（3分）
热点成长：（1）热点温度T＝570～870℃
（2）热点半径a＝10－5～10－3cm
（3）热点作用时间：t≥10-7s
（4）热点具有的热量q＝4.18×10－10～4.18×10－8J （ 4分）
2. 冲击波起爆中起爆深度和起爆延滞期有什么关系？（7分）
答：延滞期是指能量输入炸药至起爆所经历的时间用te表示。（2分）起爆深度是指从初始冲击波进入炸药到稳定爆轰在炸药柱中经过的距离用d表示。（2分）则：te=tb-d/D 其中tb为起爆时间即初始冲击波进入到稳定爆轰的时间；D为炸药稳定爆速 （3分）
3.炸药击穿起爆影响因素是什么？（6分）
答：（1）电极的影响如：电极形状、材料、极性；（2）炸药的影响如：炸药厚度、药剂密度、药剂粒度；（3）周围环境的影响如：压力、湿度、环境温度；（4）发火线路电阻、电容等；总之影响因素很多，除上述以外，实验数量、试样密封情况、样品面积、电极及实验空间清洁度等都有影响。
4.雷管输出三要素是什么？雷管起爆炸药时，两者相对距离与三要素的作用有什
么关系？（7分）
答：雷管输出的三要素是冲击波、破片和热爆炸气体。（2分） 根据条件，雷管
与炸药的相对距离不同，各起爆要素的作用也不同。一般说来，雷管与装直接接触时，以冲击波为主。距离较远且存在空气隙时以破片为主；而热爆炸气体是在雷管壳破之后才对起爆对象存在压缩和热的作用，但此温度和压力随距离迅速下降，只在和被起爆炸药直接接触时才有引燃、引爆作用，同时考虑到爆炸时破片起爆作用在先，热爆炸气体在后，起爆作用主要由破片完成。 （5分）
四、论述题 （ 30分 ）
1. 热爆炸方程是怎样建立的，其物理意义是什么？研究热爆炸的目的是什么？（15分）
答：热起爆是炸药起爆的最基本形式，其它各种形式的起爆均依次为基础。热起爆机理的显著特点是自热过程，这是炸药的放热反应所决定的。（3分）热起爆机理是以炸药发生放热反应过程的热平衡为着眼点，研究爆炸系统的化学反应动力学、热散失与起爆条件之间的关系。热起爆理论是以炸药系统反应时放热速率和散热速率之间的平衡为基础的，若前者大于后者，则爆炸可以发生，否则不能发生；前者比后者大得越多，则爆炸发生的越快。所以热起爆理论要回答爆炸能否发生（临界条件）及什么时间发生（延滞器期）的问题。（4分）炸药热起爆的临界条件分析不仅可回答可靠起爆的问题，也可为炸药使用、贮存的安全性和安定性提供依据。因为如果贮存的环境条件不符合要求，炸药由于热分解所释放的热量不能及时扩散到周围环境，就可能因自燃而导致爆炸。要解决这两个问题，首先要建立热爆炸方程。
热爆炸方程本质上为能量守衡方程。（4分）对于均温系统，则是一个常微分方程。系统中
的热量积累等于反应所产生的热量减去由于热传递所损失的热量，即单位体积的热平衡方程为： ρс
（Ⅰ）为炸药微元升温所需的热量；
（Ⅱ）是炸药微元化学反应释放的热量；
（Ⅲ）是炸药微元向周围环境散失的热量。 ∂T∂t=ρQZe-E/RT+λ▽ （4分）
式中：ρ 密度 热T 温 单位质量炸药；Z 频率因子；E 炸药活化能；λ 炸药导热系数；▽2 拉普拉斯算子
2. 什么是巴申曲线？它在火工品设计中有什么用途？（15分）
答：为了研究炸药内空气击穿起爆，对于小距离和低气压的情况常采用汤姆逊的撞击游离理论，在火工品的条件下，则采用汤姆逊的撞击游离理论，主要是游离发生后达到自持放电时的巴申定律。(3分)自持放电时击穿电压用公式表示为：U0=Bpδ （2分） Apδlnln(+1)γ
这个式子通常称为巴申曲线方程。从击穿电压的公式看到，气体压力和电极距离以乘积的形式出现。这说明在均匀电场的温度不变时，击穿电压与pδ这一乘积有关。即如果电极距离增加n倍，同时气体压力减少n倍，则击穿电压不变。这个规律在碰撞游离说建立以前就用实验证明了，称为巴申定律。由击穿电压 U0和 pδ的关系画成的曲线称为巴申曲线。（4分）
（
Pδ/Pa·cm
巴申曲线 （2分）
巴申曲线在火工品的应用范围，一般为δ=0.1㎝，P=0.1MPa，故Pδ=104 Pa·cm，属于右支。如火花式电雷管在平原地区使用时感度升高，就属于p下降可降低U0的右支的情况。但实际上因为火工品极间并不都是空气，而是药粒和空气泡呈混合状态。这样的药粒较细，药柱密度较大时，也可能跨越两支或属于左支。（4分）
弹药工程与爆炸技术年～ 第 学期
《起爆器材》 试卷（一）
一、填空题（25分）
1.火工品是装有，用以引燃火药、引爆炸药，做机械功或产生特种效应的 一次性使用的 元器件和装置的总称。
2.火工品的品种很多，技术指标也各不相同，但从火工品的本质出发，设计时有
下列共性要求： 合适的感度、 适当的威力、 长储安定性、 适应环境的能力、
小型化 。
3.热起爆是炸药起爆的其它各种形式的起爆均以此为基础。热起爆机理的显著特点是 自热过程，这是炸药的 放热反应所决定的。炸药的分解反应过程中会释放热量，同时还与周围环境发生热量传递。热起爆机理的研究是解决炸药由于自热引起的点火或起爆的 临界条件。
4.电起爆是研究炸药或火工品在电能作用下的机理。电起爆包括能转换为其它能量起爆 和 电击穿起爆 两种类型。
5.雷管是接受某种形式激发能量而发火，并转变为输出的火工品。在弹药引信的 传爆序列 中，雷管是不可缺少的火工品，它的作用是 引爆传火药、导爆药或主装药 。
6. 火工品可靠性设计主要从四个方面工作： 建立可靠性模型、 可靠性分配 、 可靠性预估、可靠性增长实验 。可靠性增长实验的目的是通过实验结果的分析，采取有效的纠正措施，及早解决大多数可靠性问题，达到产品性能和结构的优化，提高产品的可靠性。
二 、名词解释（16分）
1. 起爆器材：是能够受外界很小能量激发，既按预定时间地点发火或爆炸的元件、装置或制品。它的作用是产生热冲能或爆炸冲能，并能够传递给火药或炸药，将其点燃或引爆。（有些品种也可作为独立能源。）
2.可靠性：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内 ,完成规定功能的能力,其 定量化的表示为概率值。当用概率值表述产品的可靠性时，常称为可靠度。
3.极限起爆药量：雷管内各层装药药量的多少应按保证能引发下层装药为主。极限起爆药量一般为在设定条件下能起爆猛炸药并达到高速爆轰的最小起爆药量。
4. 爆炸序列：一般是通过一系列感度由高到低，威力由小到大的火工品组成的激发系统。（它能将较小的初始冲量加以转换、放大或减弱，并控制一定的时间，最后形成一个合适的输出，适时可靠地引发弹丸装药。）
三、简答题（29分）
1. 热点成长和熄灭的条件及和热起爆的关系是什么？（9分）
答：根据热点能量平衡方程：
∂T∂2T2∂Tρc=λ(2+• （ 2分） ∂t∂xx∂x
热点温度为T1，周围温度为T0，T1> T0
热由热点向外扩散，热点温度随时间增加而下降。热点内热量向外流动，可以看成冷却波到达中心之前。如果冷却波浸入中心，爆炸还未发生，热点将熄灭。可见，只有当形成的热点满足一定的条件，即具有足够大的尺寸，足够高的温度和放出足够的热量时，才能逐渐发展而使整个炸药爆炸。（3分）
热点成长：（1）热点温度T＝570～870℃
（2）热点半径a＝10－5～10－3cm
（3）热点作用时间：t≥10-7s
（4）热点具有的热量q＝4.18×10－10～4.18×10－8J （ 4分）
2. 冲击波起爆中起爆深度和起爆延滞期有什么关系？（7分）
答：延滞期是指能量输入炸药至起爆所经历的时间用te表示。（2分）起爆深度是指从初始冲击波进入炸药到稳定爆轰在炸药柱中经过的距离用d表示。（2分）则：te=tb-d/D 其中tb为起爆时间即初始冲击波进入到稳定爆轰的时间；D为炸药稳定爆速 （3分）
3.炸药击穿起爆影响因素是什么？（6分）
答：（1）电极的影响如：电极形状、材料、极性；（2）炸药的影响如：炸药厚度、药剂密度、药剂粒度；（3）周围环境的影响如：压力、湿度、环境温度；（4）发火线路电阻、电容等；总之影响因素很多，除上述以外，实验数量、试样密封情况、样品面积、电极及实验空间清洁度等都有影响。
4.雷管输出三要素是什么？雷管起爆炸药时，两者相对距离与三要素的作用有什
么关系？（7分）
答：雷管输出的三要素是冲击波、破片和热爆炸气体。（2分） 根据条件，雷管
与炸药的相对距离不同，各起爆要素的作用也不同。一般说来，雷管与装直接接触时，以冲击波为主。距离较远且存在空气隙时以破片为主；而热爆炸气体是在雷管壳破之后才对起爆对象存在压缩和热的作用，但此温度和压力随距离迅速下降，只在和被起爆炸药直接接触时才有引燃、引爆作用，同时考虑到爆炸时破片起爆作用在先，热爆炸气体在后，起爆作用主要由破片完成。 （5分）
四、论述题 （ 30分 ）
1. 热爆炸方程是怎样建立的，其物理意义是什么？研究热爆炸的目的是什么？（15分）
答：热起爆是炸药起爆的最基本形式，其它各种形式的起爆均依次为基础。热起爆机理的显著特点是自热过程，这是炸药的放热反应所决定的。（3分）热起爆机理是以炸药发生放热反应过程的热平衡为着眼点，研究爆炸系统的化学反应动力学、热散失与起爆条件之间的关系。热起爆理论是以炸药系统反应时放热速率和散热速率之间的平衡为基础的，若前者大于后者，则爆炸可以发生，否则不能发生；前者比后者大得越多，则爆炸发生的越快。所以热起爆理论要回答爆炸能否发生（临界条件）及什么时间发生（延滞器期）的问题。（4分）炸药热起爆的临界条件分析不仅可回答可靠起爆的问题，也可为炸药使用、贮存的安全性和安定性提供依据。因为如果贮存的环境条件不符合要求，炸药由于热分解所释放的热量不能及时扩散到周围环境，就可能因自燃而导致爆炸。要解决这两个问题，首先要建立热爆炸方程。
热爆炸方程本质上为能量守衡方程。（4分）对于均温系统，则是一个常微分方程。系统中
的热量积累等于反应所产生的热量减去由于热传递所损失的热量，即单位体积的热平衡方程为： ρс
（Ⅰ）为炸药微元升温所需的热量；
（Ⅱ）是炸药微元化学反应释放的热量；
（Ⅲ）是炸药微元向周围环境散失的热量。 ∂T∂t=ρQZe-E/RT+λ▽ （4分）
式中：ρ 密度 热T 温 单位质量炸药；Z 频率因子；E 炸药活化能；λ 炸药导热系数；▽2 拉普拉斯算子
2. 什么是巴申曲线？它在火工品设计中有什么用途？（15分）
答：为了研究炸药内空气击穿起爆，对于小距离和低气压的情况常采用汤姆逊的撞击游离理论，在火工品的条件下，则采用汤姆逊的撞击游离理论，主要是游离发生后达到自持放电时的巴申定律。(3分)自持放电时击穿电压用公式表示为：U0=Bpδ （2分） Apδlnln(+1)γ
这个式子通常称为巴申曲线方程。从击穿电压的公式看到，气体压力和电极距离以乘积的形式出现。这说明在均匀电场的温度不变时，击穿电压与pδ这一乘积有关。即如果电极距离增加n倍，同时气体压力减少n倍，则击穿电压不变。这个规律在碰撞游离说建立以前就用实验证明了，称为巴申定律。由击穿电压 U0和 pδ的关系画成的曲线称为巴申曲线。（4分）
（
Pδ/Pa·cm
巴申曲线 （2分）
巴申曲线在火工品的应用范围，一般为δ=0.1㎝，P=0.1MPa，故Pδ=104 Pa·cm，属于右支。如火花式电雷管在平原地区使用时感度升高，就属于p下降可降低U0的右支的情况。但实际上因为火工品极间并不都是空气，而是药粒和空气泡呈混合状态。这样的药粒较细，药柱密度较大时，也可能跨越两支或属于左支。（4分）