酚醛树脂对B/KNO3点火药激光烧蚀特性的影响

利用光电测试法、差热分析(DTA)和扫描式电子显微镜(SEM)分析方法,研究了B/KNO3和B/KNO3/酚醛树脂两种药剂激光点火过程中的烧蚀现象,分析了酚醛树脂对B/KNO3烧蚀特性的影响。结果表明,B/KNO3药剂中加入酚醛树脂后,化学反应的起始温度由556℃下降到548℃,反应放热量由1.86kJ·g-1增加到2.21kJ·g-1;酚醛树脂能明显降低药剂的烧蚀程度,提高药剂激光点火感度和降低点火延迟时间。加入酚醛树脂后,50%发火能量从17.95mJ降低到9.11mJ,点火延迟时间降低的程度随入射激光能量密度增大而减小。当入射激光能量密度为5J·cm-2时,点火延迟时间从17.5ms降低到7.2ms,当入射激光能量密度达到23J·cm-2时,二者点火延迟时间基本趋于一致。     

B/KNO3激光点火器装药参数与点火性能研究

为了探索硼/硝酸钾(B/KNO₃)激光点火器的装药参数对其点火性能的影响，设计了光窗式B/KNO₃激光点火器并搭建了激光点火系统，试验研究了硝酸钾粒径、硼与硝酸钾配比、添加粘结剂种类与质量分数、B/KNO₃装药密度及输入端密封性等因素对其发火功率和点火延迟时间的影响。结果表明：硝酸钾粒径为2～12μm、w B∶w KNO₃为3∶7、添加3%的酚醛树脂、装药密度为1.6g·cm^-3的B/KNO₃激光点火器的点火性能最佳，其发火功率和点火延迟时间分别为4.52 W和160 ms；对B/KNO₃激光点火器进行密封设计可进一步增强其点火性能，其发火功率和点火延迟时间分别为4.24 W和120 ms。     

颗粒固结发射药作随行装药的应用研究

将颗粒固结发射药应用于随行装药技术,提出了一种新的随行装药方案。通过密闭爆发器与30 mm弹道炮试验,对该随行装药的点火延迟时间、力学强度、燃速和燃烧性能的稳定性进行了研究。结果表明,依托随行装药高力学强度,延迟机构可对随行装药点火延迟时间进行控制。初步验证了该随行装药的燃烧性能基本稳定。增加延迟机构的厚度、乙基纤维素(EC)含量,均可使随行装药点火延迟时间延长。增加随行装药的粘结剂含量、压制密度,均可使其力学强度增加、燃气释放速率降低。随行装药具有较高的燃速,粘结剂含量5%、压制密度1.5 g·cm-3时,随行装药燃速最大值是6/7发射药的46倍。主装药量113 g、延迟机构厚0.4 mm时,在最大膛压基本不变的情况下,随行装药在内弹道试验中的初速较标准弹丸初速增加73.3 m·s-1,增幅约8%。     

基于新型半导体激光系统的B/KNO3/PF点火特性

为了研究点火系统的发火性能和点火特性,设计了一种新型可自检半导体激光点火系统和以微米级B/KNO3/酚醛树脂(PF)为装药的激光点火器。采用热重-差示扫描量热技术(TG-DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)、激光反射率和发射光谱等测试获取了药剂的形貌尺寸、元素分布、热性能、激光吸收效率和药剂粒子激发谱线等性能参数;通过激光点火系统启动点火器发火研究了激光脉宽对B/KNO3/PF药剂发火性能和点火特性的影响。结果显示:较大PF质量比(4.8%)的和较小颗粒(平均粒径6.97μm)的B/KNO3/PF药剂在DSC曲线中起始反应温度降低,放热量增加。点火器点火启动分为一次点火和二次点火两个过程,激光脉宽对点火器的点火特性有显著影响。当激光脉宽为5 ms和10 ms时,点火器能够正常发火,其50%发火能量分别为6.23 mJ和12.54 mJ。通过调节激光的脉宽和能量,获得点火器的一次点火延迟时间为3.50~4.69 ms,二次点火延迟时间为7.23~8.08 ms,火焰持续时间为58~83.5 ms;当激光脉宽为2 ms时,激光点火系统无法激励点火器正常发火。这种特性与半导体脉冲激光能量输出规律相符合。     

装药条件对飞片雷管爆轰性能的影响

为了研究飞片式无起爆药电雷管的爆轰性能,分析了雷管起爆机理以及爆轰传递过程,通过铅板穿孔试验,研究了装药密度、装药药量对雷管轴向输出的影响。结果表明:输出装药密度越大,8#飞片式无起爆药雷管的输出威力越大,合适的输出装药药量为0.33g;第2中间装药压药密度的最佳范围为1.3~1.4g.cm-3。     

随行装药优化设计

为了优选出30 mm随行装药结构的点火延迟时间、随行药燃速和随行药火药力三者的优化组合,保证在最大膛压不超出指标的条件下获得较高的弹丸初速。采用固体随行装药零维内弹道模型编写程序求数值解,在此基础上采用正交试验设计法设计随行装药结构的优化试验方案,利用正交表安排数值模拟试验,运用综合平衡法分析试验结果,得出优选方案并用数值模拟试验验证。优选方案为:点火延迟时间1.766 ms,随行药燃速系数2.67×10-8m/(s.pan),随行药火药力1 050 MPa.dm3/kg。验证结果说明用正交法安排数值模拟试验可以优选出较好的随行装药结构参数。     

某高能推进剂激光点火特性研究

采用CO2激光点火系统,研究了某高能推进剂的点火延迟时间与环境压强、初温、热流密度等因素的关系.研究结果表明,随着环境压强、点火热流密度的增加,推进剂的点火延迟时间缩短,且存在着能够点燃推进剂的压强阈值,其值与点火热流密度有关,当压强高于20.26MPa时,推进剂能被点燃,而低于该值时,则不能被点燃;初温对点火延迟时间的影响程度也取决于热流密度的大小,存在着所谓"拉平效应".最后给出了该高能推进剂点火延迟时间的经验公式.     

短脉冲推冲器点火性能的实验研究

为了找出点火药量对短脉冲推冲器点火过程的影响规律及选择优化匹配的点火药量,选定B/KNO3和黑火药混合物作为点火药,采用模拟试验装置,测量得到不同点火药量情况下的压力-时间曲线.结果表明,随点火药量增大,点火延迟时间由1.48 ms降到1.06 ms,压力上升时间由0.37 ms降到0.16 ms,工作时间在1 ms左右变化.结果表明,增大点火药量可以降低点火延迟时间和压力上升时间.通过与性能目标值比较,选择80 mg点火药为较佳匹配.     

压力对纳米铝粉/RDX混合物聚光点火燃烧特性的影响

铝粉和黑索今(RDX)是固体推进剂领域重要的金属燃料和含能氧化剂。利用中压聚光升温点火实验台进行了不同压力(0.1,0.4,0.7,1.0,1.3 MPa)下纳米铝粉/RDX混合样品的点火燃烧试验,采用高速摄影仪、双色红外测温仪和光纤光谱仪研究了样品的燃烧过程。结果显示,样品点火前存在一个明显的受热蒸发阶段,点火后火焰发展阶段的持续时间明显小于衰退阶段。常压下的燃烧过程伴有橙黄色火星。压力高于常压时火焰呈白炽态。提高环境压力能有效增加燃烧强度,但过高的压力对火焰发展有一定的抑制作用。压力升高,蒸发阶段和点火重叠明显,点火延迟时间显著缩短。基于实验条件,常压下样品的点火延迟时间为1004 ms,最高温度为1239℃。压力升高至1.3 MPa时,样品的点火延迟时间缩短至319.2 ms,最高温度升高至1441℃。常压下样品燃烧不完全,导致自维持燃烧时间最短,为280 ms。压力高于常压时,自维持燃烧时间随压力的升高而减小。     

粒径和晶形对硼颗粒点火燃烧特性的影响

针对粒径和晶形对硼颗粒燃烧的影响机理,利用激光点火系统研究了硼颗粒的点火燃烧特性。结果表明,在25~65 μm范围内,晶体硼点火延迟时间随粒径变化无明显规律,点火延迟时间在13~19 ms之间。晶体硼和无定形硼燃烧效率均随粒径增加而增加。当粒径小于65 μm,硼表面氧化层是影响硼燃烧效率的决定性因素。55 μm的晶体硼不仅点火延迟时间最短,而且燃烧最剧烈,表明55 μm可能是晶体硼颗粒点火燃烧性能最佳的尺寸。无定形硼的点火延迟时间要远低于晶体硼,燃烧效率、火焰强度及发射光谱强度也比晶体硼高。相对粒径,点火延迟时间对晶形更加敏感,晶形对硼点火燃烧具有更强的影响作用。     

绕丝可燃药筒吸湿性及其对燃烧性能的影响

为研究环境湿度对可燃药筒定容燃烧特性的影响,用称重法研究了某绕丝型可燃药筒的吸湿特性,对在不同环境湿度下吸湿饱和的药筒试样进行了密闭爆发器实验。结果表明,绕丝可燃药筒具有较强吸湿能力,且随相对湿度增加而增加。当相对湿度为89.0%时,其平衡吸湿量为2.89%。在装填密度为0.20 g·cm-3时,随相对湿度增加,药筒燃速大幅降低,燃烧结束时间由2.40 ms延长至3.30 ms,最大压力由189.75 MPa下降到174.32 Mpa; 火药力由756.62 kJ·kg-1下降至649.33 kJ·kg-1,余容由1.01 L·kg-1上升至1.30 L·kg-1。     

负压环境下铝镁贫氧推进剂激光点火及燃烧特性

为研究不同负压对铝镁贫氧推进剂的点火及燃烧特性的影响,在负压环境下(0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1 MPa)和不同热流下(1.26,1.86,2.23,2.79 W·mm~(-2))采用CO_2激光点火系统对铝镁贫氧推进剂进行点火实验,使用高速摄影仪记录点火燃烧过程,使用两个光电二极管同时监测激光和火焰信号得到其点火延迟时间,研究了负压对推进剂点火延迟时间、燃烧过程和燃速的影响。结果表明,压强影响推进剂热解气体的扩散,压强为0.08 MPa时,初焰为圆柱状,随着压强降低至0.02 MPa,初焰为圆球状;随着压强的降低,推进剂点火延迟时间增加,但随着热流密度的增大,压强对点火延迟时间的影响显著降低;压强对推进剂燃速影响较大,随着压强的降低,推进剂燃速降低,当压强从0.1 MPa降至0.01 MPa时,燃速降低47%;同时,在负压环境下,Vielle燃速公式更适用于表征铝镁贫氧推进剂的燃速特性。     

多点起爆网络装药及性能

为了研究多点起爆网络装药对爆轰波输出同步性及起爆能力的影响,以超细奥克托今(HMX)为主体炸药,硝化棉(NC)为粘结剂,(HMX/NC=95∶5)为沟槽传爆药装药,设计了一种3点同步刚性起爆网络,理论分析和测定了起爆网络在不同装药密度下的同步误差,对比试验了沟槽压装装药技术,对传爆药进行了表征,测试了起爆网络相关的爆轰性能,优化了起爆网络装药结构。结果表明,提高起爆网络装药密度能够增加起爆可靠性和降低同步误差,装药密度从1.17 g·cm~(-3)增加到1.47 g·cm~(-3),起爆网络的同步误差从300 ns降低到150 ns。以JH-2压装药柱作为输出端装药,超细HMX/NC传爆药作为沟槽装药,采用沟槽压装装药技术,可以使同步起爆网络的爆轰波输出同步性约为100 ns。     

HMX单元推进剂激光点火特征参数计算方法

为了简化激光作用下固体推进剂点火特性参数的计算,分析了以激光为点火源的固相反应模型点火机理,将其分为吸热热解、边界层气相掺混与快速化学反应三个阶段。建立了一种预测阶段性激光点火延迟时间和点火温度的特征参数近似计算模型,利用该方法对HMX单元推进剂在三种不同的激光入射强度(45,76,170 W·cm-2)下的点火过程进行了计算,该模型计算的点火延迟时间与点火温度与固相点火模型相比之间的偏差分别为3.8%,8.1%,11.5%与1.23%,0.87%,0.98%。     

颗粒模压发射药的燃烧性能

以粒状高能硝胺发射药RGD7A-6/7药为基药,采用密闭爆发器和30 mm模拟弹道炮试验,研究了颗粒模压发射药模块的密度和基药的表面处理方法对其燃烧性能的影响。分析了不同模块的密度、不同表面处理基药的颗粒模压发射药的燃烧p-t曲线、L-B曲线特征,得到了模块的密度和基药的表面处理方法对颗粒模压发射药的燃烧性能的影响规律。研究结果表明:在一定密度范围内(1.0~1.5 g.cm-3),模压药越密实,燃烧渐增性越好;经过表面钝感、包覆后的基药压制成型的模压发射药MD7燃烧渐增性最好。内弹道试验结果表明,MD7在膛压低于空白药29.7 MPa的情况下,弹丸初速提高了6.6%,炮口动能提高了13.8%。     

超细钝感HMX小尺寸沟槽装药爆轰波传播临界特性研究

选用粒径为587.3 nm的HMX,以LZ12为基板材料设计不同沟槽尺寸,采用精密压装法装药,对超细化钝感HMX在小尺寸沟槽装药条件下的爆轰波传播临界特性进行了研究。结果表明,在设计装药密度为1.77 g.cm-3时,超细化钝感HMX沟槽装药直线传播的临界尺寸约为0.4 mm×0.4 mm,极限尺寸为1.2 mm×1.2 mm,拐直角传播的临界尺寸为0.5 mm×0.5 mm。     

5-氨基四唑硝仿盐的理论计算

采用量子化学方法研究了5-氨基四唑硝仿盐的结构和性能,计算了5-氨基四唑硝仿盐的密度、生成热、爆速、爆压等,其预测密度为1.93 g·cm-3,估算爆速和爆压分别为9.47 km·s-1和38.82 GPa,爆轰性能高于TNT, RDX和HMX。      

低爆速爆炸焊接乳化炸药的制备与性能

为使乳化炸药的性能满足爆炸焊接用炸药的要求,采用乳胶基质与泡沫塑料和碳酸盐类矿物粉混合制得一种低爆速爆炸焊接乳化炸药。对该炸药的微观结构、流散性和机械感度进行了测试,研究了装药直径对炸药爆速的影响,并进行了不锈钢与钢板爆炸焊接实验。结果表明,该炸药颗粒内部含有空隙,颗粒形状极不规则,流散性好,撞击感度和摩擦感度均为0,当装填密度为0.81 g·cm-3时,炸药的猛度实测值为9.71 mm,当装药直径为16～50 mm时,爆速为1754～2439 m·s-1,基本满足金属板材爆炸焊接的要求。      

一种弹药PBX装药的贮存老化机理及安全性

运用CT扫描了贮存4、8、12、16年高聚物粘结炸药(PBX)弹药装药结构,采用重量分析法,液体静力称量法和红外光谱分析了不同贮存年限装药的组成、密度及析出物,利用扫描电镜观察贮存4、12、16年弹药装药微观结构,测试弹药装药撞击感度。结果表明,装药逐渐出现裂纹、孔洞、空腔等老化现象,由固态变为粘稠态,并有硅橡胶析出;装药密度及组分中HMX含量由贮存4年时的1.56 g·cm-3、85%逐渐提高到16年时的1.66 g·cm-3、95%;装药断面由平整光滑逐渐变为凸凹不平。裂纹可能是因炸药颗粒与粘结剂发生脱离,内部微裂纹扩展引起,孔洞、空腔等老化现象可能是粘结剂大分子网状结构降解成环状小分子引起。老化使装药撞击感度由贮存4年时的8%逐渐提高到16年时的44%。