（一）非理想性炸药

完成HPA炸药的制备后，首先要对其可能发生的爆轰机理进行研究。HPA炸药按其物理性质和化学性质来分，属于多相物质的混合物，因此它也是一种动力学多相体系。它含有在爆轰中以高速度分解的高活性HTPB和爆轰时活性较低的氧化剂AN，还有可以提高起爆感度的柴油与木粉，有时还含有在爆炸时不参加化学反应却能发生相转换的微量水分，因此它具有典型的非理想性。HPA炸药爆轰时的化学反应分为几个阶段进行，这是不同于单体炸药，而且也不同于单体炸药均相混合物的特点。该化学反应的典型方式是在爆轰区内，活泼的原组分首先分解或气化，即一次反应；然后是分解产物之间或分解产物与原组分（尚未发生化学反应或相转变）之间的相互作用，即二次反应。与均相单体炸药相比，其爆轰的多段性强化了爆轰扩散的极限条件及爆轰参数与组分粒度的依赖关系，由此可以解释它与凝聚炸药典型爆轰理论的异同。

在非理想情况下，炸药组分的颗粒度及其混合均匀性对其爆轰特性具有强烈影响。由起爆试验可以看出，在相同条件下，组分的尺寸大小直接影响炸药的起爆，级配程度对其也有很大影响。这主要因为反应完成的时间及反应进行的完全程度不仅取决于单个粒子的分解及燃烧速度（一次反应），而且取决于其分解产物的扩散、混合条件下进行的二次反应速度等。推进剂中的铝粉参与典型的二次反应，其粒径较小、混合均匀，因此粒子的燃烧及燃烧产物的混合和相互作用也完成得越快。

（二）非理想性爆轰

大多数民用炸药的爆轰都属于非理想爆轰，HPA炸药也不例外。炸药爆速的极大值称为极限爆速，且爆速达到极大值时的最小直径称为极限直径。炸药的装药直径达到某一临界值时，才有可能达到稳定爆轰，能够传播稳定爆轰的最小装药直径称为临界直径，对应于临界直径的爆速称为临界爆速。直径小于临界直径的民用炸药，无论起爆冲量多强，都不能达到理想爆轰。理想爆轰是指装药直径足够大，也就是在极限直径以上时产生的稳定爆轰，其爆速大小取决于爆轰时的放热量和装药密度。试验证明：理想爆速大约与爆轰反应热效应的平方根成正比，而随密度增加成比例地增长。非理想爆轰是在装药直径较小时产生的稳定爆轰，是在极限直径以下、临界直径以上时的稳定爆轰，非理想爆轰的速度是装药直径的函数。非理想爆轰速度与装药直径的关系如图5.8所示。

图5.8　非理想爆轰速度与装药直径的关系(www.daowen.com)

（三）爆轰反应区结构

民用炸药爆轰及其爆轰波中化学反应机理与其化学组成及粒子物理状态紧密相关，也就是说，当民用炸药受爆轰波的冲击压缩引起温度及压力突然升高时，爆轰反应的机理也是随着其化学结构及装药的物理状态不同而不同。在试验研究的基础上，提出如下三种爆轰反应传播机理。

一是整体反应机理。在强冲击波的作用下，波阵面上的炸药受到强烈的绝热压缩，受压缩的炸药层中各处都均匀地升高温度，因而化学反应在反应区中的整个体积内进行，故称为整体反应机理。因为整体反应是依靠冲击波压缩使压缩层中的炸药的温度均匀升高，所以一般要在1000℃以上才能引起迅速的化学反应。不含气泡的液体炸药爆轰属于这种机理。而固体炸药的密度较大、压缩性较差，对它进行绝热压缩时温度升高并不明显，引起整体反应就愈困难，因此必须有较强的冲击波才能引起固体炸药的整体反应。

二是表面反应机理。在冲击波的作用下，波阵面上的炸药受到强烈的压缩，但在被压缩的炸药层中温度的升高是不均匀的，因而化学反应首先从被称为“起爆中心”的地方开始，进而传到整个炸药层。由于“起爆中心”容易在炸药颗粒表面以及炸药层中所含气泡周围形成，因而这种反应机理称为表面反应机理。含有大量气泡的液体炸药、乳化炸药及胶质炸药等在爆轰时都按表面反应机理进行。当受到冲击压缩时，炸药颗粒之间的摩擦和变形、炸药中所含气泡的绝热压缩以及流向颗粒之间的气态反应产物等，均使颗粒表面以及气泡与炸药接触表面的局部温度急剧升高，使得在这些局部高温点首先发生高速的化学反应，然后以一定的速度向颗粒内部扩展。这种过程和火药颗粒在炮膛内速燃相似，因此可以按照逐层燃烧的规律来分析表面反应的过程，从而研究反应区的一些特征。为了使炸药颗粒或其内部的气泡表面温度升高并开始反应，也需要一定强度冲击波的作用。但是，与整体反应机理相比，表面反应机理所需的冲击波强度要低得多。

三是混合反应机理。这种机理是非理想的混合炸药，特别是固体混合炸药所特有。该反应不在炸药的化学反应区整个体积内进行，而是在一些分界面上进行的，而且反应是分阶段进行的。HPA炸药爆轰时，其反应就是按这种机理进行的。首先，氧化剂AN或HTPB受热分解，其分解产物渗透到其他组分质点的表面层并与之反应；然后，炸药的可燃成分和HTPB的分解产物与之作用，放出大部分化学能。

由于HPA炸药的非理想性，其爆轰传播过程受颗粒度及其混合均匀程度的显著影响。颗粒越大，混合越不均匀，越不利于化学反应的扩展，因而使爆轰传播速度下降。炸药的密度同样不宜过大，否则炸药各组分的间隙过小会影响各组分气体分解产物的扩散混合，导致反应速度下降，也不利于爆轰的传播，甚至发生爆熄。根据电磁装置测定出的爆轰波参数，民用炸药爆轰过程中其爆轰特征在于其化学反应区较宽，极限直径与临界直径间距较大，特性曲线对制造工艺的相依性很强，等等。常用民用炸药的极限直径与临界直径间的比值可达10。例如，粗粒状硝铵炸药在直径40～150 mm的裸露装药中稳定爆轰，而在直径200～300 mm装药中具有最大的爆轰速度。对HPA炸药而言，临界直径为45～50 mm，推断其极限直径应在300 mm左右。

HPA炸药爆轰过程的另一个重要爆轰特征在于化学反应区的宽度及化学反应区中的总反应时间随装药密度增大而增加。反应时间随粒子颗粒度减小而缩短。负压波对装药的贯穿时间随着装药直径或外壳厚度的增加而延长。同时在爆速与密度的特性曲线上，爆速最大值将向较高的密度区移动。HPA炸药的化学反应区间应与HTPB推进剂相对应，因此宽度不大。