叠氮硝胺对发射药枪口焰的影响

为研究1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)对发射药枪口焰的影响,以14.5mm弹道枪为实验平台,采用高速摄影仪测试了不同DIANP含量的发射药枪口火焰参数;分析了DIANP含量及装药质量对枪口焰面积(A)、最大直径(C)、平均直径(D_(mean))和积分光密度(IOD)的影响;分析了叠氮硝胺发射药枪口焰初始火焰、中间焰和二次焰的结构及持续过程。结果表明,在双基发射药中加入DIANP以后,火药力从1 170kJ/kg增至1 189kJ/kg,然后开始降低,发射药爆温基本呈线性降低;发射药爆温及燃烧气体产物组成共同影响枪口焰的形成,DIANP的加入增加了燃烧产物中可燃气体含量,但可以有效降低发射药的爆温;与无DIANP的双基发射药相比,添加DIANP可以降低发射药的枪口焰面积、最大直径、平均直径和积分光密度,当添加DIANP的质量分数为12.5%时,叠氮硝胺发射药样品无二次焰的产生,火焰持续时间为8ms,比传统双基药降低71%。     

钝感剂对发射药枪口烟雾特性影响的研究

利用烟箱法枪口烟雾测试系统,研究了钝感剂种类和用量对枪口烟雾的影响。结果发现发射药中引入钝感剂是产生枪口烟雾的主要原因之一;降低发射药中钝感剂用量,采用分子中含氧量高、不含苯环的新型钝感剂,可以显著降低枪口烟雾。     

含硝酸铵发射药内弹道过程数值模拟

通过分析不同硝酸铵含量的发射药的能量示性数,在φ30 mm火炮装填条件下,采用传统的经典内弹道模型,模拟计算出不同硝酸铵含量的七孔火药发射药的膛压、弹丸初速等弹道参数,研究硝酸铵含量对硝酸铵发射药内弹道参数的影响。结果表明,随着硝酸铵含量的增加,膛内压力和弹丸速度先增加后降低,硝酸铵含量存在一个最优点使二者达到最大值。     

新型高能叠氮硝胺发射药高压燃烧稳定性研究

为了研究高能发射药膛内燃烧规律,通过半溶剂法制备了一种火药力高达1240J/g的新型高能叠氮硝胺发射药(ADR),采用高压密闭爆发器和30mm高压模拟试验装置,分别研究了不同温度下ADR发射药定容高压燃烧性能和装填密度、温度以及石墨光泽处理对ADR发射药膛内高压燃烧稳定性的影响。结果表明,不同温度条件下(-40、20和50℃)ADR发射药静态及动态燃烧性能稳定性良好,燃烧过程无异常;随着温度的增加,ADR发射药点火性能提高,增加了膛内燃烧稳定性;装填密度0.48~0.64g/cm³范围内,随着装填密度的增加,ADR发射药膛内压力波强度逐渐增加,但增长幅度减小;对发射药进行石墨光泽处理,增加了ADR发射药起始缓燃效果,使不同温度下膛内压力波强度明显降低;与RGD7发射药相比,ADR发射药火药力较高,爆温较低,发射装药膛内高压燃烧稳定性相当,在高膛压环境中应用前景较好。     

发射药装药结构对炮口烟焰的影响

针对身管武器装备炮口烟焰严重的问题,以5.8mm弹道枪为试验平台,测定了枪口烟雾粒径和可见光透过率;以30mm和某大口径火炮为试验平台,测定了不同发射药装药的炮口火焰面积;研究了消焰剂粒度、消焰剂药包装填位置、发射药弧厚、可燃支撑筒长度等装药结构对炮口烟焰的影响。结果表明,消焰剂(K2SO4)粒径从160μm降至3μm,有助于提高消焰效果,但会引起炮口烟雾的可见光透过率下降;消焰剂用量相同时,含顶部和底部消焰剂药包的组合结构抑制火焰效果优于仅含顶部消焰剂药包的结构;发射药弧厚从1.8mm增至2.0mm时,炮口火焰面积增大;炮口火焰面积随着可燃支撑筒长度增加而增大。     

钾盐对发射药静态燃烧烟焰性能的影响

为研究钾盐对发射药静态燃烧烟焰性能的影响,以含钾盐的发射药样品为对象,采用单幅放大彩色摄影法、微热电偶测温法以及双光路透射率系统,研究了硫酸钾(K2SO4)、硝酸钾(KNO3)、新型有机钾盐(DK、HK、LK、JK和PK)等对发射药燃烧时的火焰形貌、火焰峰温、烟雾可见光透光率的影响。结果表明,无机钾盐K2SO4对发射药静态燃烧火焰大小和峰温的抑制效果最好,但会使发射药静态燃烧时的烟雾可见光透过率大大降低;高氧含量的新型有机钾盐DK、HK及LK对发射药静态燃烧火焰大小和峰温有较好的抑制效果,并且含新型有机钾盐的发射药静态燃烧时的烟雾可见光透过率较高,3种含高氧含量钾盐(LK、DK和HK)的发射药的烟雾可见光透过率均大于50%;钾盐的粒径从104μm减小到5μm时,消焰效果得到提高,但烟雾可见光透过率的变化规律并不一致。     

二羟基乙二肟钾在钝感发射药中的应用

以盐酸羟胺为原料,通过肟化成盐得到二羟基乙二肟钾(DHGK),采用红外光谱、元素分析、核磁共振对其结构进行了表征。制备了含DHGK的发射装药,采用高速摄影、烟箱法和氧弹法测试了其枪口烟焰及燃烧残渣,用5.8mm内弹道试验研究了其内弹道性能。结果表明,用DHGK替代制式消焰剂硫酸钾和硝酸钾,可使枪口火焰面积减少70.7%,火焰温度降低400K,枪口烟雾较小,燃烧残渣量减小,表明DHGK有良好的抑制枪口烟焰效果。添加DHGK的发射装药能够提高弹丸的初速,并且有较好的内弹道稳定性。     

变燃速发射药内弹道参数的预估

运用内弹道势平衡理论将待测药和基准药的密闭爆发器实验数据及基准药的内弹道参数相联系,得到待测药与基准药最大膛压与炮口初速的关系式。以双基类XSX-1型和单基类XNX-1型变燃速发射药为基准药,以其在某火炮的内弹道参数为标准,分别对双基和单基变燃速发射药的炮口初速和最大膛压进行预估。结果表明,运用势平衡理论对变燃速发射药最大膛压和炮口初速进行预估是可行的,其结果具有准确性;预估结果能够体现药型尺寸与配方对变燃速发射药内弹道参数的影响。     

多层发射药内弹道模型及数值求解

基于经典内弹道理论建立了多层发射药的内弹道模型,用MATLAB编写了计算程序,以59式100mm高炮发射装药为基础进行了数值模拟.计算结果表明,在假定各层发射药为双芳-3、单基药、高能硝胺药、双迫药,发射药层数由1层依次增加到4层时,初速分别增加了3%、3.63%、3.69%;当燃烧层的燃速比为1:1.4:1.8:2.2,燃烧层的厚度比为5.5:1.5:1:2时,最大膛压为306.4 MPa,初速为932.4m/s,此时初速增加3.69%,且最大膛压未变,压力平台效果明显.从内弹道过程和工艺技术的可行性方面考虑,多层发射药采取3层即可达到较好的效果;对于多层发射药,当武器选定后,最优化的燃烧层厚度比和燃烧层燃速比存在唯一确定的关系,此时,在保持最大膛压不变的情况下,初速增加最多.     

颗粒密实模块药的弹道性能

采用含能材料对高能硝胺发射药药粒进行表面处理并模压,得到一种新型颗粒密实模块药。利用30mm高压模拟试验火炮,研究其弹道性能。结果表明,不同密度颗粒密实模块药弹道试验稳定性均较好,与散粒药相比相同膛压下初速提高4.1%。另外,该颗粒密实模块药还具有明显的低温度系数效果,低温(-40℃)初速降为-0.13%,高温(50℃)膛压升为0.37%,而散粒药低温(-40℃)初速降为0.26%,高温(50℃)膛压升为9.04%。因此,将散粒药制成颗粒密实模块药,在保持最大膛压不变的条件下可以实现增加装药量,降低温度系数,达到大幅度提高炮口初速的目的。     

高能钝感发射药在炮射导弹中的应用

通过理论分析、发射药选择、钝感药制备和弹道性能测试，研究了炮射导弹用高分子钝感GR发射药装药。结果表明：高分子钝感GR发射药用作炮射导弹发射药装药具有膛压低、初速高、炮口烟雾小等显著优点。新装药主要采用了GR发射药(一种含黑索今的高能发射药)、高氧含量的高分子钝感剂及其钝感工艺等新材料和新工艺。     

具有洁净燃烧特征的高分子钝感枪药

总结了具有洁净燃烧特征的高分子钝感枪药的研究情况。对钝感枪药进行了配方设计、球型药制备、钝感药制备和性能测试，结果表明，高分子钝感枪药具有枪口烟雾小，燃烧洁净，膛压低、初速高，温度系数小，抗迁移能力强等显著优点。新型发射药主要采用了高氧含量的高分子钝感剂、新型安定剂等新材料和新工艺。     

NG含量对改性单基发射药燃烧性能的影响

以高氮量5/7单基发射药为基体药粒,通过先浸渍吸收NG、后吸收聚酯钝感剂NA的两步工艺制备出改性单基药,在制备过程中,NA含量恒定,浸渍NG的质量分数为5%、10%和15%,制备出3种NG含量的改性单基药样品RN-a、RN-b和RN-c。采用密闭爆发器试验和30mm弹道炮内弹道试验,研究了NG含量对改性单基药燃烧性能的影响。结果表明,所制备的3种改性单基药样品的燃烧渐增性均优于基体药;在保持最大膛压不增加的情况下,弹丸初速较5/7单基药装药分别提高36.9、91.7和57.4m/s。在制备工艺过程中,通过调节NG的含量,能够改善改性单基药的燃烧性能,实现大幅度提高炮口初速的目的。     

七孔发射药内外弧厚差异对其燃烧性能的影响

为了研究七孔发射药内外弧厚差异对其燃烧性能的影响,通过密闭爆发器静态燃烧试验及火炮发射药装药内弹道试验研究了内外弧厚一致性及弧厚偏差对高能低烧蚀叠氮硝胺七孔发射药燃烧性能的影响。结果表明,当发射药的内外弧厚差异较大时,密闭爆发器试验中发射药增面燃烧阶段结束点提前,增面燃烧阶段已燃百分数由85.46%降至70.76%,燃烧时间由23.40ms增至27.75ms;发射药燃烧时间随着温度变化的敏感性逐渐加大。装药发射试验中,当外弧厚大于内弧厚时,加大了装药的初速温度系数,初速温度系数由0.54m/(s·℃)增至0.78m/(s·℃),装药质量由9.4kg增至9.8kg,最大膛压由266.9MPa降至262.6MPa。     

线性二硝胺含能增塑剂的合成、性能及应用研究进展

简要介绍了线性二硝胺含能增塑剂的合成及应用研究进展。这是一类分子中带有2个硝胺基团的氮杂烷烃同系物（DNDAs）,熔点低,增塑能力强,感度和化学稳定性均比硝酸酯好,特别是其中的三组元混合增塑剂DNDA57,可用来制备燃烧特性几乎不受环境温度影响的发射药,国外将之称为低燃温系数（LTC）发射药。LTC发射药能量高、燃温低,应用于身管武器中,既减少了对枪管材料的烧蚀,又能充分发挥材料设计潜能,提高弹道性能,使武器更好地适用于复杂的应用环境。     

基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估

为了预估发射装药的内弹道性能,建立了一种基于密闭爆发器试验检测发射药的静态燃烧性能参数进而预测其装药内弹道性能的方法,采用不同批次的单樟-5/7发射药进行了装药性能预估计算,并基于30 mm火炮对内弹道性能预估精度进行了试验验证。结果表明,采用所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法计算获得的最大膛压为376.0 MPa,与试验测试的膛压平均值388.7 MPa的计算误差为3.27%;计算的炮口初速为1143.5 m/s,与试验测试的炮口初速平均值1156.3 m/s的计算误差为1.11%。所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法具有较高的精度,可对发射药样品不同批次间的内弹道性能进行高效精确的预估,为长期贮存发射药使用寿命的判定及发射药产品的出厂校验提供了一种高效低成本的弹道性能评价方法。     

Study on Dynamic Burning Rate Equation of Propellant

Aiming at the difficulty that the actual burning law of propellant in the gun bore couldn't be described exactly by static burning rate equation in the closed‐bomb, propellant dynamic burning rate equation and its acquisition method were established in the paper, which are based on static burning rate equation and considering burning gas flow and loading density influence factors in bore. A numerical code for interior ballistic two‐phase flow was successfully developed. And corresponding firing tests were also carried out. The comparison of simulations with interior ballistic code and firing test results show that the propellant dynamic burning rate equation makes the maximum errors of muzzle velocity and pressure in breech decreased from 2.97 % to 0.75 % and from 6.68 % to 0.38 %, respectively. This method not only improves simulation precision of gun muzzle velocity and pressure significantly, but also provides a means to improve the design accuracy for interior ballistic performance.