Erratum: Research and Development of High-performance Explosives

Résumé

Several corrections were made to: Research and Development of High-performance Explosives

Résumé

Une erratum a été publiée pour Recherche et développement d'explosifs à hautes performances. Les sections résumé, introduction, protocole, résultats représentatifs et remerciements ont été mises à jour.

Le Résumé a été mis à jour à partir de :

Les essais de développement des explosifs militaires impliquent une formulation à petite échelle, des tests de sécurité, puis des essais de performance en détonation afin de vérifier les calculs théoriques. Pour les nouvelles formulations, le processus commence par des mélanges à petite échelle, des essais thermiques ainsi que des tests de sensibilité au choc et au frottement. Ce n’est qu’ensuite que des formulations à plus grande échelle passent aux essais de détonation, qui seront abordés dans cet article. De récents progrès dans les techniques de caractérisation ont permis une précision sans précédent dans l’analyse de l’évolution précoce des détonations. La nouvelle technique de vélocimétrie photo-Doppler (PDV) pour la mesure de la pression et de la vitesse de détonation sera présentée et comparée aux méthodes traditionnelles utilisant des fibres optiques pour la vitesse de détonation et le calcul de la pression à partir de l’empreinte sur une plaque. En particulier, le rôle de l’aluminium dans les formulations explosives sera discuté. De récents développements ont conduit à des formulations explosives dans lesquelles l’aluminium réagit très tôt pendant l’expansion des produits de détonation. Cette réaction accrue entraîne des modifications de la vitesse et de la pression de détonation dues à la réaction de l’aluminium avec l’oxygène présent dans les gaz en expansion.

à :

Les essais de développement des explosifs à usage militaire impliquent une formulation à petite échelle, des tests de sécurité, et enfin des essais de performance de détonation afin de vérifier les calculs théoriques. Pour les nouvelles formulations, le processus commence par des mélanges à petite échelle, des essais thermiques, ainsi que des essais de sensibilité au choc et au frottement. Ce n’est qu’ensuite que des formulations à plus grande échelle passent aux essais de détonation, qui seront abordés dans cet article. De récents progrès dans les techniques de caractérisation ont permis une précision sans précédent dans l’analyse de l’évolution précoce des détonations. La nouvelle technique de vélocimétrie Doppler photonique (PDV) pour la mesure de la pression de détonation sera présentée et comparée aux méthodes traditionnelles de mesure de la vitesse de détonation par fibres optiques et de calcul de la pression de détonation à partir de l’empreinte sur une plaque. En particulier, le rôle de l’aluminium dans les formulations explosives sera discuté. De récents développements ont conduit à des formulations explosives dans lesquelles l’aluminium réagit très tôt pendant l’expansion des produits de détonation. Cette réaction accrue entraîne des modifications de la vitesse et de la pression de détonation dues à la réaction de l’aluminium avec l’oxygène présent dans les gaz en expansion.

L'avant-dernier paragraphe de l'Introduction a été mis à jour à partir du texte suivant :

Pour calculer la pression CJ d'un nouvel explosif, un système PDV peut être utilisé afin de mesurer la vitesse des particules entre l'explosif et une fenêtre en polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Une feuille très fine, généralement en aluminium ou en cuivre, est placée à cette interface pour servir de surface réfléchissante. Dans ces études, du cuivre a été utilisé. Cette feuille doit être suffisamment mince pour éviter une atténuation significative de l'onde de choc, tout en étant assez épaisse pour empêcher la lumière de la détonation de la traverser. Typiquement, une épaisseur de feuille de 1 000 angströms est idéale pour la plupart des dispositifs expérimentaux. Connaissant la vitesse des particules dans le PMMA et la vitesse de détonation de l'explosif, la pression de détonation peut être calculée à l'aide d'équations de concordance d'Hugoniot pour les chocs.⁶

à :

Pour calculer la pression CJ d'un nouvel explosif, un système PDV peut être utilisé afin de mesurer la vitesse des particules entre l'explosif et une fenêtre en polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Une feuille très fine, généralement en aluminium ou en cuivre, est placée à cette interface pour servir de surface réfléchissante. Cette feuille doit être suffisamment mince pour éviter une atténuation importante de l'onde de choc, tout en étant assez épaisse pour empêcher la lumière de la détonation de la traverser. Typiquement, une épaisseur de feuille de 1 000 angströms est idéale pour la plupart des dispositifs expérimentaux. Connaissant la vitesse des particules dans le PMMA et la vitesse de détonation de l'explosif, il est possible de calculer la pression de détonation à l'aide d'équations de concordance d'ondes de choc de Hugoniot.⁶

L'étape 2.1 du protocole a été mise à jour à partir de :

Usiner une fenêtre en PMMA ayant un diamètre équivalent à celui de la charge explosive et d'une épaisseur d'environ 6,5 mm. S'assurer que la fenêtre est optiquement transparente et exempte de tout défaut d'usinage. Pour ce faire, prendre une feuille d'acrylique coulée optiquement claire et usiner les disques à l'aide d'un coupeur laser ou d'un procédé d'usinage similaire. Ensuite, utiliser des jets d'eau pour obtenir une surface optiquement claire.

à :

Usiner une fenêtre en PMMA ayant un diamètre équivalent à celui de la charge explosive et d'une épaisseur d'environ 6,5 mm. S'assurer que la fenêtre est optiquement transparente et exempte de tout défaut d'usinage. Pour ce faire, prendre une feuille d'acrylique coulée optiquement claire et usiner des disques à l'aide d'une découpeuse laser ou d'un procédé d'usinage similaire. Ensuite, polir le PMMA afin d'obtenir une surface optiquement transparente.

Dans la figure 3 des résultats représentatifs, la légende a été mise à jour à partir de :

Figure 3. Installation du PDV (vue rapprochée). Installation du PDV à la base où se trouve la plaque propulsée.

à :

Figure 3. Installation du PDV (vue rapprochée). L'installation du PDV à la base.

Dans les Résultats représentatifs, le paragraphe situé entre le tableau 1 et la figure 7 a été mis à jour comme suit :

Le signal provenant de la mesure PDV de la plaque propulsée depuis la base de la charge explosive des Figures 2-3 est présenté dans la Figure 7. Les oscillations proviennent du phénomène de résonance dans la plaque dû à l'accélération rapide atteignant presque 4-5 km/s. La pression de CJ est calculée en modélisant l'adiabatique de produits de gaz avec l'approximation de Cooper⁶, puis en extrapolant le point de CJ une fois que l'adiabatique aluminium-explosif est ajustée. Une image typique d'écran issue d'un tel calcul est montrée dans la Figure 8. Cette technique présente encore certaines limitations, car les calculs supposent une extrapolation linéaire de l'accélération à partir du début de la vitesse de la plaque propulsée. Cela conduit à une légère sous-estimation de la pression, comme en témoignent les résultats (Tableau 1). Des travaux sont en cours pour élaborer de nouvelles équations permettant de modéliser précisément l'accélération initiale de la plaque propulsée.

à :

La sortie du tracé PDV depuis la base de la charge explosive des Figures 2-3 est présentée dans la Figure 7. La pression CJ est calculée en modélisant l'hydrolienne des gaz produits à l'aide de l'approximation de Cooper⁶, puis en extrapolant le point CJ une fois que l'hydrolienne PMMA-explosif est ajustée. Une image typique d'écran issue d'un tel calcul est montrée dans la Figure 8. Cette technique présente encore certaines limitations, car les calculs supposent une extrapolation linéaire à partir du début du tracé de vitesse dans la fenêtre. Cela conduit à une légère sous-estimation de la pression, comme en témoignent les résultats (Tableau 1).

Dans les Résultats représentatifs, la Figure 7 et sa légende ont été mises à jour à partir de :

Figure 7. Vitesse de la plaque en fonction du temps pour la mesure de la pression CJ dans l'explosif PBXN-5. Remarquez l'excellente concordance entre deux tirs différents, les courbes se superposant pratiquement parfaitement.

à :

Figure 7. Vitesse de la fenêtre en fonction du temps pour la mesure de la pression de CJ. Remarquez l'excellente concordance entre les différents tirs, où les courbes se superposent pratiquement parfaitement.

Également dans les Résultats représentatifs, la légende de la Figure 8 a été mise à jour, passant de :

Figure 8. Calcul du pression CJ à partir des données de la plaquette projectile en cuivre de l'expérience PDV. Noter que l'extrapolation suppose une accélération linéaire lors de la phase initiale de propulsion de la plaquette projectile, ce qui conduit actuellement à une sous-estimation de la pression CJ.

à :

Figure 8. Calcul du pression CJ à partir de l'expérience PDV. Noter que l'extrapolation suppose une accélération linéaire lors de la poussée initiale de la fenêtre, ce qui conduit actuellement à une sous-estimation de la pression CJ.

La section Remerciements a été mise à jour à partir de :

Les auteurs tiennent à remercier le programme Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) pour le financement, Mike VanDeWal et Gerard Gillen pour leur aide lors des essais, Paula Cook pour leur assistance en matière de formulations, ainsi que Ralph Acevedo et Brian Travers pour la mise en forme des échantillons.

à :

Les auteurs tiennent à remercier le programme Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) pour le financement, Mike Van De Waal et Gerard Gillen pour leur aide lors des essais, Paula Cook pour leur assistance en matière de formulations, ainsi que Ralph Acevedo et Brian Travers pour la mise en forme des échantillons.

Protocole

Une erratum a été publiée pour Recherche et développement d'explosifs haute performance. Les sections résumé, introduction, protocole, résultats représentatifs et remerciements ont été mises à jour.

Le résumé a été mis à jour à partir de :

Les essais de développement des explosifs militaires impliquent une formulation à petite échelle, des tests de sécurité, puis des essais de performance en détonation afin de vérifier les calculs théoriques. Pour les nouvelles formulations, le processus commence par des mélanges à petite échelle, des essais thermiques, ainsi que des tests de sensibilité au choc et au frottement. Ce n’est qu’ensuite que des formulations à plus grande échelle passent aux essais de détonation, qui seront abordés dans cet article. De récents progrès dans les techniques de caractérisation ont permis une précision sans précédent dans l’analyse de l’évolution précoce des détonations. La nouvelle technique de vélocimétrie photo-Doppler (PDV) pour la mesure de la pression et de la vitesse de détonation sera présentée et comparée aux méthodes traditionnelles utilisant la vitesse de détonation par fibre optique et le calcul de la pression à partir de l’empreinte sur une plaque. En particulier, le rôle de l’aluminium dans les formulations explosives sera discuté. De récents développements ont conduit à des formulations explosives dans lesquelles l’aluminium réagit très tôt pendant l’expansion des produits de détonation. Cette réaction accrue entraîne des modifications de la vitesse et de la pression de détonation dues à la réaction de l’aluminium avec l’oxygène présent dans les gaz en expansion.

à :

Les essais de développement des explosifs militaires impliquent une formulation à petite échelle, des tests de sécurité, puis des essais de performance en détonation afin de vérifier les calculs théoriques. Pour les nouvelles formulations, le processus commence par des mélanges à petite échelle, des essais thermiques, ainsi que des essais de sensibilité au choc et au frottement. Ce n’est qu’ensuite que des formulations à plus grande échelle passent aux essais de détonation, qui seront abordés dans cet article. Des progrès récents dans les techniques de caractérisation ont permis une précision sans précédent dans l’analyse de l’évolution précoce des détonations. La nouvelle technique de vélocimétrie Doppler photonique (PDV) pour la mesure de la pression de détonation sera présentée et comparée aux méthodes traditionnelles de mesure de la vitesse de détonation par fibres optiques et de calcul de la pression de détonation à partir de l’empreinte sur une plaque. En particulier, le rôle de l’aluminium dans les formulations explosives sera discuté. De récents développements ont conduit à des formulations explosives dans lesquelles l’aluminium réagit très tôt pendant l’expansion des produits de détonation. Cette réaction accrue entraîne des modifications de la vitesse et de la pression de détonation dues à la réaction de l’aluminium avec l’oxygène présent dans les gaz en expansion.

L'avant-dernier paragraphe de l'Introduction a été mis à jour à partir du texte suivant :

Pour calculer la pression CJ d'un nouvel explosif, un système PDV peut être utilisé afin de mesurer la vitesse des particules entre l'explosif et une fenêtre en polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Une feuille très fine, généralement en aluminium ou en cuivre, est placée à cette interface pour servir de surface réfléchissante. Dans ces études, du cuivre a été utilisé. Cette feuille doit être suffisamment mince pour éviter une atténuation significative de l'onde de choc, tout en étant assez épaisse pour empêcher la lumière de la détonation de la traverser. Typiquement, une épaisseur de feuille de 1 000 angströms est idéale pour la plupart des dispositifs expérimentaux. Connaissant la vitesse des particules dans le PMMA et la vitesse de détonation de l'explosif, la pression de détonation peut être calculée à l'aide d'équations de concordance d'Hugoniot pour les chocs.⁶

à :

Afin de calculer la pression de CJ d'un nouvel explosif, un système PDV peut être utilisé pour mesurer la vitesse des particules entre l'explosif et une fenêtre en polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Une feuille très fine, généralement en aluminium ou en cuivre, est placée à cette interface afin de servir de surface réfléchissante. Cette feuille doit être suffisamment fine pour éviter une atténuation significative de l'onde de choc, tout en étant assez épaisse pour empêcher la lumière de la détonation de la traverser. Typiquement, une épaisseur de feuille de 1 000 angströms est idéale pour la plupart des dispositifs expérimentaux. Connaissant la vitesse des particules dans le PMMA et la vitesse de détonation de l'explosif, la pression de détonation peut être calculée à l'aide d'équations de concordance d'Hugoniot pour les chocs.⁶

L'étape 2.1 du protocole a été mise à jour à partir de :

Usiner une fenêtre en PMMA ayant un diamètre équivalent à celui de la charge explosive et d'une épaisseur d'environ 6,5 mm. S'assurer que la fenêtre est optiquement transparente et exempte de tout défaut d'usinage. Pour ce faire, prendre une feuille d'acrylique coulée optiquement claire et usiner les disques à l'aide d'un coupeur laser ou d'un procédé d'usinage similaire. Ensuite, utiliser des jets d'eau pour obtenir une surface optiquement transparente.

à :

Usiner une fenêtre en PMMA ayant un diamètre équivalent à celui de la charge explosive et d'une épaisseur d'environ 6,5 mm. S'assurer que la fenêtre est optiquement transparente et exempte de tout défaut d'usinage. Pour ce faire, prendre une feuille d'acrylique moulée optiquement claire et usiner les disques à l'aide d'une découpeuse laser ou d'un procédé d'usinage similaire. Ensuite, polir le PMMA afin d'obtenir une surface optiquement transparente.

Dans la légende de la Figure 3 des Résultats représentatifs, le texte a été mis à jour à partir de :

Figure 3. Installation du PDV (vue rapprochée). L'installation du PDV à la base où se trouve la plaque propulsée.

à :

Figure 3. Installation du PDV (vue rapprochée). L'installation du PDV à la base.

Dans les Résultats représentatifs, le paragraphe situé entre le tableau 1 et la figure 7 a été mis à jour comme suit :

Le résultat de l'enregistrement PDV de la plaque propulsée depuis la base de la charge explosive des Figures 2-3 est présenté dans la Figure 7. Les oscillations proviennent du phénomène de résonance dans la plaque dû à l'accélération rapide atteignant près de 4-5 km/s. La pression CJ est calculée en modélisant l'hydrostatique des gaz produits à l'aide de l'approximation de Cooper⁶, puis en extrapolant le point CJ une fois que l'hydrostatique aluminium-explosif est ajustée. Une image typique obtenue lors d'un tel calcul est montrée dans la Figure 8. Cette technique présente encore certaines limitations, car les calculs supposent une extrapolation linéaire de l'accélération à partir du début de la vitesse de la plaque propulsée. Cela conduit à une légère sous-estimation de la pression, comme en témoignent les résultats (Tableau 1). Des travaux sont en cours pour élaborer de nouvelles équations permettant de modéliser correctement l'accélération initiale de la plaque propulsée.

à :

Le tracé PDV en sortie provenant du bas de la charge explosive des Figures 2-3 est présenté dans la Figure 7. La pression CJ est calculée en modélisant l’Hugoniot du gaz produit à l’aide de l’approximation de Cooper⁶, puis en extrapolant le point CJ une fois que l’Hugoniot PMMA-explosif est ajusté. Une image typique d’écran issue d’un tel calcul est montrée dans la Figure 8. Cette technique présente encore certaines limitations, car les calculs supposent une extrapolation linéaire à partir du début du tracé de vitesse de la fenêtre. Cela conduit à une légère sous-estimation de la pression, comme en témoignent les résultats (Tableau 1).

Dans les Résultats représentatifs, la Figure 7 et sa légende ont été mises à jour à partir de :

Figure 7. Vitesse de la plaque en fonction du temps pour la mesure de la pression de CJ dans l'explosif PBXN-5. Remarquez l'excellente concordance entre deux tirs différents, les courbes se superposant pratiquement parfaitement.

à :

Figure 7. Vitesse de la fenêtre en fonction du temps pour la mesure de la pression de CJ. Remarquez l'excellente concordance entre les différents tirs, où les courbes se superposent pratiquement parfaitement.

Également dans les Résultats représentatifs, la légende de la Figure 8 a été mise à jour, passant de :

Figure 8. Calcul du pression CJ à partir des données de la plaquette projectile en cuivre obtenues lors de l'expérience PDV. Remarquez que l'extrapolation suppose une accélération linéaire lors de la phase initiale de propulsion de la plaquette projectile, ce qui conduit actuellement à une sous-estimation de la pression CJ.

à :

Figure 8. Calcul du pression de CJ à partir de l'expérience PDV. Noter que l'extrapolation suppose une accélération linéaire lors de la poussée initiale de la fenêtre, ce qui conduit actuellement à une sous-estimation de la pression de CJ.

La section Remerciements a été mise à jour à partir de :

Les auteurs tiennent à remercier le programme Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) pour le financement, Mike VanDeWal et Gerard Gillen pour leur aide lors des tests, Paula Cook pour leur assistance dans les formulations, ainsi que Ralph Acevedo et Brian Travers pour la mise en forme des échantillons.

à :

Les auteurs tiennent à remercier le programme Future Requirement of Enhanced Energetics for Decisive Munitions (FREEDM) pour le financement, Mike Van De Waal et Gerard Gillen pour leur aide lors des essais, Paula Cook pour l'assistance apportée aux formulations, ainsi que Ralph Acevedo et Brian Travers pour la mise en forme des échantillons.