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高安全性、高可靠性、小型化、智能化是先进武器弹药发展的方向,而火工品作为武器弹药的始发能源,其性能直接关系到整个武器弹药系统性能的优劣。激光起爆技术对静电、射频、杂散电流等恶劣电磁环境具有较强的抗干扰能力,在武器弹药系统中具有广阔的应用前景。激光驱动飞片冲击起爆技术是目前最先进的安全起爆技术之一,其主要原理是激光等离子体驱动飞片高速飞行,并且通过飞片与炸药装药的碰撞,冲击起爆炸药装药。与通过激光起爆起爆药的方式和激光点燃炸药并且通过炸药燃烧转爆轰方式等方式的激光起爆技术相比,激光驱动飞片冲击起爆技术具有高瞬发、高安全和高可靠的特点,但是提高激光飞片换能效率,降低起爆的激光能量和功率是该项技术的难点和技术瓶颈。本文针对提高激光驱动飞片冲击起爆中的能量转换效率、高安全性和高可靠性问题,开展了激光驱动复合飞片的设计和制备方法、激光驱动复合飞片能量转换、激光等离子体驱动飞片机理和HNS炸药的激光驱动飞片冲击起爆机理等内容的研究,取得的主要研究成果如下:(1)利用真空磁控溅射技术直接溅射Al2O3靶材,可以沉积制备复合飞片靶中的A1203隔热层,制备出的Al2O3隔热层表面均勻、致密,能够满足复合飞片靶的质量要求,但是溅射沉积速率很慢,耗时较长;通过依次溅射相应靶材制备了 Al/Al2O3/Al、C/Al/Al2O3/Al和Mg/Al/Al2O3/Al三种结构的复合飞片靶,制备的多层飞片靶各层薄膜表面均匀、致密、完整,层与层之间结合紧密,能够较好控制各层的厚度及复合飞片靶的总厚度。(2)利用光子多普勒测速技术(PDV)对不同激光能量下驱动A1单层飞片靶、Al/Al2O3/Al、C/Al/Al2O3/Al和Mg/Al/Al2O3/Al复合飞片靶的飞片速度进行了测量。研究结果表明Mg作为飞片的烧蚀层,可以有效提高激光飞片换能效率;C吸收层的加入使激光飞片换能效率在较低激光能量下有所增加,但是在较高激光能量下有所降低。利用自制的PVDF压电传感器对比了激光驱动单层A1飞片和Al/Al2O3/Al复合飞片的冲击应力,发现A1203隔热层的加入可以大大提高飞片的冲击应力,组成的复合飞片的冲击效果优于单层Al飞片。利用激光共聚焦显微镜分析得到了飞片的平面性与完整性信息,发现单层A1飞片在较小激光能量下的平面性与完整性较好,在较大激光能量下飞片平面性与完整性较差;Mg/Al/Al2O3/Al复合飞片和Al/Al2O3/Al复合飞片的平面性与完整性在较小激光能量下较好,在较大激光能量下飞片边缘发生破碎,完整性较差;C/Al/Al2O33/Al复合飞片由于C层的存在,使飞片的平面性与完整性在较小激光能量下和较大激光能量下都较差。(3)根据Gurney理论在Lawrence模型的基础上建立了激光驱动复合飞片速度的数值模型,通过数值计算结果与实验结果的比较可以发现,在较低激光能量密度时,计算结果与实验结果吻合较好.,在较高激光能量密度时,由于实验使用的激光能量密度分布不均匀,飞片速度的实测值高于计算值。但是总的来说,建立的激光驱动复合飞片速度的数值模型能够很好模拟飞片的速度规律。(4)利用激光驱动 A1 单层飞片,Al/Al2O3/Al,C/Al/Al2O3/Al和Mg/Al/Al2O3/Al复合飞片分别冲击起爆了装药密度1.6g/cm3和装药密度1.5g/c/cm3的HNS-Ⅳ药柱,并且利用Walker和Wasley提出的非均质炸药冲击起爆判据对两种装药密度的HNS-Ⅳ药柱的激光驱动飞片冲击起爆阈值进行了判定。研究结果表明3种复合飞片对HNS-Ⅳ的冲击起爆能力优于Al单层飞片;装药密度1.6g/cm3的HNS-Ⅳ比装药密度1.5g/cm3的HNS-Ⅳ更容易被飞片冲击起爆。(5)利用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力学软件对激光驱动Al单层飞片和Al/Al2O3/Al复合飞片冲击起爆HNS-Ⅳ药柱的冲击起爆过程进行了数值仿真模拟,并且对激光驱动飞片冲击起爆HNS-Ⅳ的过程机理进行了分析。通过分析得知保证激光驱动飞片具有足够高的速度,确保飞片撞击HNS-Ⅳ药柱时形成的冲击波具有足够高的强度,压缩药柱时发生化学反应释放的能量能够增强冲击波强度使其成长为爆轰波,是实现HNS-Ⅳ药柱成功冲击起爆的重要的条件。