【摘 要】
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民航客机一直以来被视为实施恐怖袭击的对象,最常见的事件为劫炸机,爆炸物在飞机内部爆炸会对机身结构和乘客造成危害,甚至导致飞机解体。适航规章提出了民机最小风险炸弹位置的设计要求,一种建议的符合性方法为使用炸弹包容装置。现有的以金属材料为主的抗爆容器因其庞大的体积和质量,将会为民机带来巨大的经济负担。研究质量轻、体积小的抗爆容器具有重要的意义。本文针对小当量简易爆炸装置设计了芳纶和超高分子量聚乙烯纤维
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民航客机一直以来被视为实施恐怖袭击的对象,最常见的事件为劫炸机,爆炸物在飞机内部爆炸会对机身结构和乘客造成危害,甚至导致飞机解体。适航规章提出了民机最小风险炸弹位置的设计要求,一种建议的符合性方法为使用炸弹包容装置。现有的以金属材料为主的抗爆容器因其庞大的体积和质量,将会为民机带来巨大的经济负担。研究质量轻、体积小的抗爆容器具有重要的意义。本文针对小当量简易爆炸装置设计了芳纶和超高分子量聚乙烯纤维织物袋,研究内爆载荷下织物袋的抗爆机理,为轻质纤维织物防爆袋的设计提供参考。本文主要开展的工作有:(1)建立了织物爆炸冲击数值分析模型,通过与试验对比验证了模型的有效性,分析了层叠方式和层叠比例对混叠织物抗爆性能的影响。结果表明,顺序层叠织物较交替层叠织物能够更好地阻挡冲击波超压,不考虑爆炸火球影响的情况下,织物的抗爆能力随超高分子量聚乙烯织物的比例增大而不断增强。(2)开展了织物袋内爆试验,得到内爆载荷下织物袋的失效模式包括:1)织物袋中心区域破孔;2)安全带扣脱开;3)封口拉链开裂。超高分子量聚乙烯纤维织物袋的主要失效模式为中心烧蚀和熔化,不适合单独作为抗爆容器。建立了织物袋内爆数值分析模型,通过分析临界厚度、织物袋吸能量,识别了两种织物袋的抗爆能力,结果表明织物袋的临界厚度与药量近似呈线性关系。(3)讨论了织物袋尺寸、初始内爆距离、织物袋厚度和地板刚度对织物袋抗爆性能的影响。结果表明,宽度相同且织物袋不产生中心区域破孔时,增大长宽比能够减小织物袋封口处的受力;增加初始内爆距离能够提高织物袋的抗爆能力;织物袋外部一定范围内存在高于人体鼓膜损伤阈值的冲击波超压;织物袋在刚度较小的地板上内爆时,抗爆性能更好,且离开地面的速度较小,对外界的冲击力小。(4)采用相互嵌套的方式设计了组合织物袋防护结构,通过内爆试验发现,内层采用芳纶织物袋、外层采用UHMWPE织物袋的复合防护结构具有较好的爆炸冲击波防护能力。
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