NGu对含RDX硝胺发射药燃烧性能的影响

为从微观的角度研究NGu对含RDX的硝胺发射药燃速压力指数改变的影响,采用改进的小型点火燃烧模拟装置,在35MPa左右对几种发射药进行低压中止燃烧实验.通过SEM电镜观察发射药在低压下燃烧的表面状况.结果表明,在硝胺发射药的燃烧过程中,NGu在燃烧表面形成较厚的熔融层,抑制了RDX的爆燃;RDX的爆燃与燃烧表面熔融层之间的"均衡状态"影响发射药燃速压力指数的变化,当RDX与NGu质量比小于1时,燃速压力指数明显降低;当RDX和NGu同时存在时,发射药的燃烧表面有针状晶体生成.     

DAGQ发射药膛内静态和动态燃烧性能

为了研究DAGQ发射药在膛内的燃烧性能,以经典内弹道理论为基础,建立了发射药膛内燃烧测试系统和处理方法,通过密闭爆发器燃烧试验和微波干涉法发射药膛内动态燃烧性能试验,研究了DAGQ发射药的静动态燃烧规律及不同温度下的动态燃烧特性。结果表明,所建立的试验系统和处理方法,能够很好地获得弹丸在膛内的运动过程。DAGQ发射药的静动态燃速都存在转折现象,静态燃速在转折点前压力指数大于1,转折点后压力指数都远小于1,动态燃速压力指数基本都小于1。在膛内燃烧过程中,由于高速气流对发射药的燃面冲刷,使得膛内的动态燃速要大于密闭爆发器内的静态燃速,并且随着膛内压力的增大,燃速相差越来越大。     

高能硝胺发射药物的膛内基本燃烧特征

针对高能硝胺发射药在静态下燃速压力指数大的特殊燃烧性能，通过３０ｍｍ高压模拟炮试验，采用与制式单基药相对比的研究分析方法，对高能硝胺发射药在火炮膛内条件下的基本燃烧特征进行了研究分析。     

高能硝胺发射药的膛内基本燃烧特征

针对高能硝胺发射药在静态下燃速压力指数大的特殊燃烧性能，通过３０ｍｍ高压模拟炮试验，采用与制式单基药相对比的研究分析方法，对高能硝胺发射药在火炮膛内条件下的基本燃烧特征进行了研究分析。     

LOVA发射药点火燃烧性能

制备了含有两种不同黏结剂的低易损性发射药(即LOVA发射药),并应用点火燃烧模拟装置与密闭爆发器对其点火燃烧性能进行了研究。结果表明,LOVA发射药难点火,但在点火药中添加高氯酸铵后可有效改善LOVA发射药的点火性能。LOVA发射药燃烧具有燃速系数低、燃速压力指数高等特点。     

火药在高压和有气体流出时的燃烧

利用多种用途高压半密闭爆发器及高性能钽10钨喷管,研究了双带发射药在高压和有气体流出时的燃烧规律。发现有气体流出时对发射药燃速有显著影响。当试验压力为226～245MPa,喉面与燃烧室截面比为25％时,比密闭条件下的燃速系数提高50％。提出采用有气体流出条件下的压力全冲量计算无后座力炮内弹道的新见解。     

基于弹丸膛内速度微波测量的发射药燃烧规律

为研究发射药在膛内的燃烧规律,采用微波干涉仪、压电测试系统、30mm高压滑膛火炮建立了发射药膛内燃烧规律测试系统,并进行了相关试验。依据经典内弹道理论假设,建立了微波测试曲线处理方法,并对试验数据进行了处理。结果表明,实测膛底最大压力345.4MPa,用微波试验计算出的最大膛底压力为341M Pa,实测膛底压力曲线与由微波试验计算所得曲线能够较好地吻合。发射药膛内燃烧u-p曲线较爆发器中的平缓,发射药燃速与爆发器中的燃速相当。所建立的微波测试试验数据处理方法能够较好地反映发射药在火炮中的燃烧过程,5/7单基发射药在火炮中的燃烧规律与指数式燃烧公式有一定的偏离。     

硝胺发射药燃速压力指数转折及其改善途径

综述了硝胺发射药燃烧方面的研究工作，从发射药配方研究角度总结了影响硝胺发射药燃速压力指数的一些基本因素，指出了改善硝胺发射药燃烧性能的一些有效途径；初步讨论了硝胺发射药燃烧改良剂的选择和使用。     

表面活性剂在发射药中的应用

采用密闭爆发器试验手段,对低易损性发射药的燃烧性能进行了研究。研究发现,硝胺颗粒的形状、颗粒度对发射药燃烧性能有较大的影响。化学重结晶处理的硝胺呈针状容易引起应力集中,不利于发射药燃烧性能的改善;球磨处理的硝胺呈鹅卵石状,有利于发射药燃烧性能。在配方组成及工艺参数完全相同的条件下,在一定范围内硝胺颗粒度越大。燃速越大,而且燃速压力指数也高;颗粒度减小。在一定程度上可以改善燃烧性能,但颗粒度减小到一定程度时。反而引起了高燃速压力指数的现象。用表面活性剂对细颗粒硝胺处理后,可以达到改善燃烧性能的目的。     

四种硝胺发射药燃烧规律研究

通过密闭爆发器恒压燃速仪对四种硝胺发射药在５０－４００ＭＰａ压力范围的燃速测定，分析了它们的燃烧规律，发现在黑索今基硝胺发射药中，除加入硝基胍作为燃速改良剂外，另一种化合物的加入。更有效地改善了黑索今基硝胺发射药ｕ－ｐ曲线转折的程度，并使压力指数控制在１。００左右。     

Ballistic Modification of Nitramine Propellants with Special Reference to NG‐PE‐PCP‐Based High Energy Propellants

The burning rate pressure relationship is one of the important criteria in the selection of the propellant for particular applications. The pressure exponent (η) plays a significant role in the internal ballistics of rocket motors. Nitramines are known to produce lower burning rates and higher pressure exponent (η) values. Studies on the burning rate and combustion behavior of advanced high‐energy NG/PE‐PCP/AP/Al‐ and NG/PE‐PCP/HMX/AP/Al‐based solid rocket propellants processed by a conventional slurry cast route were carried out. The objective of present study was to understand the effectiveness of various ballistic modifiers viz. iron oxide, copper chromite, lead/copper oxides, and lead salts in combination with carbon black as a catalyst on the burning rate and pressure exponent of these high‐energy propellants. A 7–9 % increase in the burning rates and almost no effect in pressure exponent values of propellant compositions without nitramine were observed. However, in case of nitramine‐based propellants as compared to propellant compositions without nitramines, slight increases of the burning rates were observed. By incorporation of ballistic modifiers, the pressure exponents can be lowered. The changes in the calorimetric values of the formulations by addition of the catalysts were also studied.     

Burning Rate – Pressure Relationship of NG‐PE‐PCP‐based High Energy Propellants

Nitramines are known to produce lower burning rates and higher pressure exponent (η) values. Studies on the burning rate and combustion behavior of advanced high‐energy NG/PE‐PCP/HMX/AP/Al based solid propellant processed by slurry cast route were carried out using varying percentages of HMX and AP. It was observed that propellant compositions containing only AP and Al loaded (total solids 75 %) in NG plasticized PE‐PCP binder produce comparatively lower pressure exponent (η) values similar to AP‐Al filled HTPB based composite propellants. However, energetic propellants containing high level of nitramine (40–60 %) produce high pressure exponent (0.8–0.9) values in the same pressure range. Incorporation of fine particle size AP (ca. 6 μm) and change in its concentration in the propellant composition reduces η value marginally and influences the burning rate. However, such compositions have higher friction sensitivity.     

含FOX-7发射药的燃烧性能

采用常规密闭爆发器研究了含FOX-7硝胺发射药的燃速、压强指数和压强变化率。结果表明,随着样品中FOX-7含量的增加,发射药的点火延滞时间增加,燃速系数减小,燃速降低;其压强变化率的最大值及增长速率均降低。当燃烧压强小于150MPa时,FOX-7含量对发射药的压强指数没有影响,FOX-7改善发射药压强指数的能力不明显;随着燃烧压强的增加,含FOX-7发射药的压强指数降低,尤其当燃烧压强大于200MPa时,发射药的燃速压强指数显著降低。随着发射药中FOX-7含量的增加,其压强指数及燃速系数均降低,有利于发射药的稳定燃烧。     

含黑索今酮的火药热分解及燃烧性能研究

用ＤＳＣ技术考察了７种含黑索今酮（Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ）火药的热分解特性,并对其中３种进行了密闭爆发器测试。将ＤＳＣ数据对动力学方程进行拟合以求得动力学参数。从密闭爆发器测试结果转换得到了该３种火药的燃速－压力曲线,并对其进行了转折性分析。结果表明,向火药中加入Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ可提高火药燃速并降低其热分解表观活化能。含Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ的火药其燃速压力指数在低压区较在高压区为高。在火药中同时存在有Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ和ＲＤＸ对火药热分解和燃烧的稳定性是不利的。仅由Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ与双基粘结剂组成的火药,其燃速压力指数较由ＲＤＸ与双基粘结剂组成的火药为低。     

纳米镍粉对Al-CMDB和CL-20-CMDB推进剂燃烧性能的影响

为了研究粒径为50nm的纳米镍粉(nano-Ni)对含Al改性双基(Al-CMDB)推进剂、含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)改性双基(CL-20-CMDB)推进剂燃烧性能的影响,通过吸收-压延的方法制备了推进剂样品,用靶线法测试了推进剂的燃速,并计算了压强指数。通过电镜扫描、火焰照片、燃烧波、熄火表面形貌及元素分析和DSC分析了纳米镍粉对Al-CMDB推进剂燃烧性能影响的原因。结果表明,在Al-CMDB推进剂中加入nano-Ni可大幅度提高推进剂燃速,降低推进剂的压强指数;当加入质量分数0.7%的nano-Ni时推进剂10MPa的燃速达到35.59mm/s,8~20MPa压强指数从0.43降低至0.17,15~20MPa出现麦撒效应。在CL-20-CMDB推进剂中加入质量分数0.5%的nano-Ni能明显提高推进剂的中低压(4~10MPa)燃速,8~20MPa压强指数约为0.01,15~20MPa出现麦撒效应。     

Combustion Characteristics of a Novel Grain‐Binding High Burning Rate Propellant

The novel grain‐binding high burning rate propellant (NGHP) is prepared via a solventless extrusion process of binder and spherical propellant grains. Compared with the traditional grain‐binding porous propellants, NGHP is compact and has no interior micropores. During the combustion of NGHP, there appear honeycomb‐like burning layers, which increase the burning surface and the burning rate of the propellant. The combustion of NGHP is a limited convective combustion process and apt to achieve stable state. The larger the difference between the burning rate of the binder and that of the spherical granular propellants exists, the higher burning rate NGHP has. The smaller the mass ratio of the binder to the spherical granular propellants is, the higher the burning rate of NGHP is. It shows that the addition of 3 wt.‐% composite catalyst (the mixture of lead/copper complex and copper/chrome oxides at a mass ratio of 1 : 1) into NGHP can enhance the burning rate from 48.78 mm⋅s⁻¹ in the absence of catalyst to 56.66 mm⋅s⁻¹ at P=9.81 MPa and decrease the pressure exponent from 0.686 to 0.576 in the pressure range from 9.81 to 19.62 MPa.     

适应高压强的HTPB推进剂的燃烧性能

为改善高压强下HTPB推进剂的燃烧特性,研究了碳酸盐复合调节剂、二茂铁衍生物G、高氮化合物M、纳米铝粉和纳米金属氧化物对HTPB推进剂燃烧性能的影响.结果表明,碳酸盐复合调节剂能够降低推进剂的燃速和压强指数;二茂铁衍生物G能够提高推进剂的燃速,同时将推进剂在8.60～17.12MPa下的压强指数降至0.27;高氮化合物也可降低推进剂的燃速和压强指数;将高氮化合物M与二茂铁衍生物G配合使用可将推进剂在8.63～16.48MPa下的压强指数降至0.24; 纳米铝粉和包覆的纳米金属氧化物可明显降低推进剂的燃速压强指数.     

复合催化剂对Al/HMX/CMDB推进剂安定性的影响

含有复合催化剂的Al/HMX/CMDB推进剂样品,在放置3~4周后,爆热、燃速下降,压强指数升高。为找到具体原因,对推进剂试样进行了燃烧性能、真空安定性及DSC热分解实验,并对实验结果进行了系统分析。结果表明:复合催化剂中超细的SnO2具有较强的催化活性,催化推进剂在常温下进行热分解,最终导致推进剂安定性、爆热、燃速下降,压强指数升高。推进剂性能的恶化,严重影响其正常使用。