不同频率飞秒激光脉冲序列加工炸药过程安全性的数值计算

伍俊英，刘嘉锡，杨利军，李姚江，吴姣姣，陈 朗

（北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081）

1 引言

具有高精度结构的炸药部件对提升武器的毁伤性能十分重要。由于炸药自身具有一定的危险性，所以对炸药进行高安全、高精度的切削加工一直是一个技术难题。飞秒激光加工炸药技术是利用高功率的飞秒激光，把其聚焦区内的炸药瞬间变成高温高压等离子体来实现对炸药的烧蚀去除。在飞秒激光加工物质的过程中，加工物质形成等离子体的时间尺度远小于飞秒激光能量传递到被加工区域周围的时间尺度，因此被加工区域周围的物质不易受到热传导的作用，这使得飞秒激光与物质作用的过程不同于长脉冲激光（皮秒、纳秒和毫秒激光），从而从根本上消除了长脉冲激光加工过程中存在的热影响和热损伤现象，实现了对材料的“冷加工”［1-3］。与传统机械加工炸药技术相比，这种新型的飞秒激光加工炸药技术能够对炸药进行高安全和高精度的切削加工。

国内外学者对飞秒激光加工炸药进行了很多研究。在实验方面，Roeske 等［4］采用脉宽为100 fs 的飞秒激光对多种炸药进行了切割加工，首次证实了飞秒激光安全切割炸药的可行性。Palmer 等［5］采用飞秒激光对六硝基茋（HNS）药柱进行了三维精细加工，实验结果表明，飞秒激光的切割速率会显著影响炸药表面的切割质量，切割速率越高，加工表面质量越好。Mcgrane 等［6］利 用 飞 秒 激 光 在 太 安（PETN）、黑 索 今（RDX）和奥克托今（HMX）三种炸药内部加工形成了孔状和线状结构，并采用拉曼光谱技术证实了在加工处没有发生化学反应。……