VLW爆轰产物状态方程的发展及应用

吴 雄

(西安近代化学研究所， 陕西 西安 710065)

引 言

未来火炸药能否取得重大突破，取决于高能化合物在合成上能否取得重大进展，而高能目标化合物的正确选择有赖于爆轰参数的正确计算预报。炸药爆轰产物状态方程架起了目标化合物的微观结构与宏观性能间的桥梁，在爆轰性能参数的理论计算上尤其重要。

凝聚炸药爆轰时，在10-7秒级时间内，化学反应就达到C-J 状态，压强达数十吉帕(GPa),温度达数千度。爆轰气体产物的密度比固体炸药本身的密度还高。这种极端条件下，理想气体状态方程与范德华方程均已失去实际意义。如何建立正确描述炸药爆轰产物热力学行为的状态方程，一直是本领域科研人员的攻关目标。第一次世界大战后，人们认识到炸药爆轰产物状态方程的重要价值，多种爆轰产物状态方程应运而生，大致有以下3种模型：(1)稠密气体模型；(2)液体模型；(3)固体模型。Beckker-Kistiakowsk-Wilson方程(BKW方程)被认为是取自第三阶维里系数的稠密气体物态方程；Jacobs-Cowperthwaite-Zwisler方程(JCZ方程)是基于自由体积理论的液体模型；Jones-Wilkins-Lee方程(JWL方程)同时兼顾了固体模型和液体模型中冷能冷压贡献和分子热运动贡献。但这些经验模型都含有多个可调参数，在应用上局限性大。经验参数，尽管反复调整，但与实际应用环境也会有较大误差。为此，本研究独立自主提出VLW爆轰产物状态方程，以此抛砖引玉。该方程采用了更高阶维里方程形式，且所有系数都能从分子相互作用势参数导出，因而具有更强的理论基础和更广的适用范围。……