燃料空气炸药(FAE)代表着常规武器的最新发展方向。本文的研究对象为固相一次起爆型燃料空气炸药。一次起爆系统与两次起爆系统相比，具有武器结构简单、性能优越、应用范围广、生存能力强和费效比低等优点；战斗部的装填燃料为固态，具有外弹道稳定性好、体积能量密度高等优点。另外，关于云雾爆轰机理的研究，对石油化工企业的工业安全事故的预防、预警和灾后救援有着指导意义。 本文对多元固相一次起爆型FAE战斗部进行了较系统的研究，开展的工作如下： 1、针对一次起爆型燃料空气炸药的特性设计了燃料优化设计系统，解决战斗部的储能问题。一次起爆型燃料空气炸药与两次起爆型燃料空气炸药相比，燃料选择和云爆技术间的联系更紧密，针对此特点建立了燃料优化设计系统。新模型提出分类建立燃料库的新思路，高效地从品种繁多、特性各异的燃料中选择较佳的燃料配方，避免了燃料选择的盲目性，减少后续实弹实验的次数。 2、在一定的装药平台和测试平台下，研究了燃料离散和云雾爆轰的自协调性，为充分发挥燃料空气炸药的潜能奠定了基础。将三种燃料组元，按不同的质量配比配制成复合燃料，进行了“十”字交叉实验。实验数据证明了燃料优化选择的思路是可行的，即依次基于起爆性能、能量性能、离散性能选择的燃料组元，再调节三者的质量配比，以调节燃料空气炸药的燃料离散与云雾爆轰的自协调性。实验表明，燃料离散与云雾爆轰的自协调性最理想的配方，其爆轰威力也最理想。另外，根据燃料空气炸弹空中爆炸过程的图片特点，基于VB.net平台自编了图像批处理程序，对爆轰过程的图像进行批处理，不但效率高、精度高，而且能和Excel、Origin等数据处理软件对接。图像处理的分析结果与燃料组分特性分析、压力数据分析的结论一致，说明自编的图像批处理程序是可行的、高效的。 3、从起爆技术方面，利用强氧化剂的催化诱导作用激发燃料潜能的充分释放。燃料空气炸药特点在于全部或者部分利用空气中的氧气实现爆轰。本文通过计算得出云雾覆盖区的氧气足够完全氧化燃料，但是氧气的利用率不高；基于上述分析，提出添加诱导剂催化燃料云雾的爆轰反应的观点。通过实验得出高氯酸盐的催化效果优于硝酸盐，高氯酸氨的效果最佳，其含量宜定为15％～20％，因为高氯酸铵不仅能提供活性氧充当诱导剂，提高燃料和空气中氧气的有效利用率，而且自身也能反应生成大量气体。 4、提出评价一次起爆型燃料空气炸药威力的新方法。文中分析了现行的威力评价标准的不足之处，提出了用装填环氧丙烷的标准一次起爆型燃料空气炸药弹来评价各种规格的一次起爆性燃料空气炸药的新观点。根据量纲分析，得出一次起爆性燃料空气炸药的空中爆炸效应符合比例定律，从理论上证明了此评价方法的正确性和可行性。新方法能够充分体现燃料空气炸药分布式爆轰的特性。 5、对燃料空气炸药爆轰反应机理进行了分析，并提出综合考虑燃料离散与爆轰的计算模型。新模型将燃料空气炸药爆轰分为两个阶段，即燃料离散和云雾爆轰，两者是自协调的，同步向外扩展。燃料云雾的初始状态参数由周围环境大气的状态参数修正而来。云雾爆轰反应区，采用推广的Z-N-D模型，主要体现在：引入参数λ，其表示燃料空气炸药爆轰时在C-J断面之前完全反应并释放出能量的分子数，即仅考虑对爆轰有增强作用的燃料的贡献；由于燃料空气炸药的爆轰不是稳定的定型爆轰，C-J条件不再适用，故采用实测的爆轰速度来进行计算。