37孔硝基胍发射药单一装药和混合装药的燃烧性能

为了解37孔硝基胍发射药单一装药和混合装药的定容燃烧性能,采用花边形37孔三胍-15发射药为主装药(MC),花边形19孔三胍-15包覆药为辅助装药(B)。通过定容密闭爆发器实验,装填密度为0.20 g·cm-3,在高温(50℃)、常温(20℃)、低温(-40℃)条件下,研究弧厚对单一主装药燃烧性能的影响以及混合比例对混合装药(MC+B)燃烧性能的影响。结果表明,随温度降低,37孔单一主装药侵蚀燃烧现象越明显,燃烧渐增性越弱,而相同温度下,弧厚越大的主装药,其侵蚀燃烧现象越不明显,燃烧渐增性越强;温度越高,同一混合比例的混合装药ΔL、Lm/L0值越大,燃烧渐增性越好;相同温度下,混合装药的燃烧渐增性均强于单一主装药,且随着包覆药比例增加,侵蚀燃烧峰逐渐减小,说明包覆药的加入明显地提高了混合装药的渐增性并降低了侵蚀燃烧峰,且在50,20,-40℃条件下,混合装药获得较佳燃烧渐增性的混合比例均为7∶3。     

部分切口多孔杆状发射药的燃烧性能

部分切口多孔杆状发射药可明显提高装药的装填密度,合适的切口参数是保持部分切口多孔杆状发射药良好燃烧渐增性的关键之一。为了获得合适的切口参数,设计并制备了不同弧厚、异向切口间隙、同向切口间距和切口宽度的19孔杆状发射药,进行了密闭爆发器试验,研究了切口参数对发射药定容燃烧性能的影响,并和相应的多孔粒状药燃烧性能进行了比较。结果表明:具有合适切口距的部分切口多孔长杆状发射药可以获得和相同药型的多孔粒状药相近的静态燃烧性能;本研究药型条件下,同向切口间距小于20 mm时,发射药的渐增性燃烧表现较佳,侵蚀燃烧不明显。     

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%。     

直写打印硝化棉基内嵌多方孔发射药及其性能

针对传统工艺无法制备复杂结构发射药的问题,为探索提高发射药燃面渐增性新途径,采用3D直写打印技术,设计并打印了具有较高燃面渐增性的硝化棉基内嵌多方孔发射药。对3D打印的硝化棉基内嵌多方孔发射药进行了定容燃烧和内弹道性能表征。结果表明,以硝化棉、含能增塑剂和溶剂配制的浆料为打印物料,打印的硝化棉基内嵌多方孔发射药符合设计的燃面渐增性燃烧预期;受打印针头直径、溶棉比、醇酮比、溶剂挥发速度等因素的影响,直写打印的发射药设计尺寸和实际尺寸有一定偏差;12.7 mm机枪弹道初步试验表明,内嵌多方孔NC-120发射药和制式D-4/7混合装药16 g,装药比例1∶1时,膛压为314.2 MPa,射击初速为854.1 m·s^-1,实现了直写打印内嵌多方孔发射药在膛内正常、稳定燃烧,达到了与制式发射药相似的水平,但充分利用直写打印内嵌多方孔发射药需要进一步优化设计药形、弧厚、内外层弧厚匹配等参数。     

侵蚀燃烧在发射装药内弹道中的应用研究

侵蚀燃烧是具有内孔燃烧火药的一种普遍现象，应用侵蚀燃烧可改变火药燃烧的规律。由于火炮发射装药装填密度的变化，不同装填密度发射药所受的内孔与外部压力也不同，这种压力差使发射药内孔在火炮膛内燃烧时发生侵蚀燃烧。利用发射药内孔燃气流动的流速、传热和冲刷对燃速的影响，研究了火炮发射装药的侵蚀燃烧对发射药燃速的影响，建立了发射装药侵蚀燃烧数学模型，分析了发射药装填密度、内孔的孔径、药粒长度等变化所引起的侵蚀燃烧变化及对发射装药内弹道性能的影响。提出了在变装药中，利用侵蚀燃烧提高小装药量、小射程用发射装药膛压的方法。     

双层包覆对超多孔发射药燃烧性能的影响

为进一步提高37孔发射药的燃烧渐增性,采用双层包覆工艺对37孔硝基胍发射药进行包覆。通过三维视频、扫描电镜、DSC及定容燃烧测试等方法研究了包覆效果、包覆层与基药的相容性、不同包覆层质量含量及包覆层层数对燃烧性能的影响。结果表明,双层包覆药厚度较为均匀;包覆层和基药相容性良好;在相同包覆层含量8%的条件下,双层包覆药的燃烧增面值较单层包覆药明显提高。双层包覆药的燃烧增面值ΔL随着外包覆层的增加呈先增后降的趋势,在内、外包覆层质量含量均为5%的条件下,燃烧渐增性最大,其ΔL值为0.1431 MPa~(-1)·s~(-1),相对于37孔基药,其燃烧增面值提高了43.53%。     

钝感球扁药及其混合装药燃烧性能研究

为探究钝感球扁药装药提高弹丸初速的机理,采用密闭爆发器试验研究了钝感球扁药及其混合装药的燃烧性能,分析了钝感剂的加入量、钝感时间和加入方式对钝感球扁药燃烧性能的影响.研究了钝感球扁药与主装药混合后的燃烧规律.结果表明,合适的钝感剂加入量、钝感时间及钝感剂加入方式均能改善钝感效果;钝感球扁药与主装药混装填可以有效改善火药的燃烧性能.该钝感技术能有效控制钝感球扁药及其混合装药的渐增性燃烧.     

发射药及装药的清洁燃烧技术概述

针对武器设计中提高能量利用率和降低射击污染的要求,对发射药及装药的清洁燃烧技术研究进行了初步概述.分析了发射药及装药清洁燃烧技术研究的重要意义,以及射击污染的来源,认为发射药设计和装药设计的不合理性是射击污染的两个主要来源;实现发射药和装药清洁燃烧的可行途径主要有:优化发射药的配方设计,设计高渐增性药型发射药,装药结构...     

粘结压实药柱变容燃烧中止实验研究

为研究压实装药在变容情况下的动态燃烧稳定性、安全性能及不同表面处理方法对动态燃烧渐增性能的影响,将太根小粒药表面进行解体预处理后,采用乙醇/丙酮高温热蒸汽软化法将其压实成堆积密度为1.35 g·cm^-3的药柱,再进行表面处理,得到待测的压实药柱样品。利用设计自制的变容燃烧模拟器进行动态燃烧中止试验,并记录燃烧过程的压力-时间曲线。与用纯的硝化棉胶包覆的压实药相比,添加点火敏化剂包覆样品易于点火,而添加钝感剂的包覆样品点火滞后,动态活性降低,燃烧渐增性较好。所制得的粘结压实药解体完全、燃烧稳定,药粒无破碎,发射过程是安全的。结果表明:合适的表面处理方法能有效抑制粘结压实药柱的起始燃气生成速率,实现较好的渐增性燃烧。     

点火药量对发射药燃烧性能的影响

以硝化棉（NC）为点火药,装药密度为0．12 g／cm3,编号为1＃、2＃、3＃、4＃4种发射药为研究对象,采用密闭爆发器实验测试方法,研究点火压力的改变对发射药燃烧性能的影响。研究表明：随着点火压力的升高,发射药的点火延迟期和燃烧时间均缩短;点火压力越高,基于L－B曲线的燃烧渐增性也更好;4种发射药基于ψ－I／I′K曲线的燃烧渐增性强弱顺序为4＃＞1＃＞2＃＞3＃。     

发射药喷涂涂覆中涂覆液溶剂比的选择

为了优化端面局部阻燃发射药(端面涂覆,且小孔保持通气状态)涂覆层制备的喷涂工艺中涂覆液溶剂比,采用醋酸丁酸纤维素(CAB)作钝感剂,CAB与吸收药片TG-1(皮罗棉和硝化甘油为主要组分)作溶质,乙醇-丙酮(V/V=1/1)为溶剂,按照不同溶剂比制备得到涂覆液,用此涂覆液采用喷涂的工艺制成了涂覆层薄膜和涂覆发射药,利用万能材料测试仪获得涂覆层薄膜的力学强度,并利用三维视频对涂覆层在拉伸前、后的表面结构进行了局部放大观察分析,对不同溶剂比的涂覆发射药进行了密闭爆发器试验。结果表明,涂覆层的力学强度、表面及断裂处形貌与溶剂比有明显联系,溶剂比主要影响了涂覆层材质的均匀性和致密性,是影响涂覆层力学强度的重要因素,从而对涂覆发射药的燃烧渐增性产生影响。当溶剂比为8∶1时,露孔率达到95%以上,同时获得的涂覆层表面最为光滑,其薄膜的拉伸强度最大,为49.75 MPa,断裂处最为整齐,涂覆发射药的燃气动态活度变化值达到0.0920 MPa~(-1)·s~(-1),为所有样品中的最大值。     

GAP基聚氨酯包覆单基发射药能量与燃烧性能

为改善单基药的燃烧性能,以聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)基聚氨酯为包覆材料,采用"预混-喷涂-固化"工艺对4/7单基药进行包覆。采用三维视频显微镜观察了包覆效果。差示扫描量热法研究了GAP基聚氨酯与单基药相容性。通过理论计算和密闭爆发器试验研究了包覆单基药能量和燃烧性能。结果表明,GAP基聚氨酯包覆层厚度较为均一,与单基药粘结良好,且二者相容。GAP基聚氨酯的加入使得发射药火药力和爆温均下降,但火药力降幅明显低于惰性高分子。GAP基聚氨酯包覆单基药具有显著的燃烧渐增性,随着包覆量的增大,渐增性逐渐增强。与单基药相比,包覆量为7.05%、9.67%和11.88%时,包覆单基药的燃烧分裂点相对压力值由0.151分别后移至0.453、0.480和0.489,燃烧渐增因子由0.090分别增大至0.293、0.340和0.358。     

溶剂抽取工艺制备改性单基发射药的燃烧性能

为了进一步改善改性单基药的燃烧性能,对弧厚为0.55 mm的单基药单5/7进行增能、钝感处理,制备了1#、2#改性单基发射药样品,2#样品则在1#样品增能与钝感的工艺基础上增加了溶剂抽取工艺。采用扫描电镜分析了1#、2#样品的表面形貌,用标准容器法测试了其堆积密度,通过密闭爆发器研究了1#、2#样品的定容燃烧特性。结果表明,经过溶剂抽取工艺制备的2#改性单基发射药样品其表面更加致密,堆积密度从0.888 g.cm-3提高到0.920 g.cm-3;其初始燃烧稳定,燃烧分裂时间点为7.0 ms,滞后于1#样品(6.0 ms);燃烧结束时间为8.0 ms,迟于1#样品(7.2 ms),燃烧渐增性有所提高。     

钝感三基发射药的燃烧性能

针对含水溶性组份硝基胍(NGu)的三基发射药,采用水相搅拌工艺制备出钝感发射药样品,进行了高分子钝感技术研究。通过扫描电镜研究了加入饱和剂和未加入饱和剂的两种钝感发射药样品的表面状态。结果表明,与未加入饱和剂的钝感工艺相比较,采用添加饱和剂的钝感工艺制得的发射药表面结构致密。采用可控点火参量模拟装置进行点火试验;在药室容积100cm3,装填密度0.2g.cm-3,点火压力10MPa的条件下进行了密闭爆发器试验;选用14.5mm弹道枪进行了内弹道试验。结果表明,钝感处理后的发射药样品点火延迟时间(6.86,5.72ms)延长,燃烧渐增性能增强,内弹道性能提高,且添加饱和剂的发射药性能比未添加饱和剂的优良。     

高分子钝感剂在两种发射药中的迁移性能

采用高分子钝感剂NA聚酯湿法钝感得到叠氮硝胺和高能硝胺两种钝感发射药,用高温加速长贮寿命试验的方法来研究NA钝感剂在发射药中的迁移性能。利用密闭爆发器和内弹道试验法,对加速长贮前后的两种钝感发射药动、静态燃烧性能进行研究,结果表明,加速长贮前后两种钝感发射药的爆热、p-t曲线及内弹道性能没有明显变化。利用显微红外光谱法测定两种钝感发射药长贮前后NA钝感剂的浓度分布,结果发现浓度分布也没有变化。表明NA钝感剂抗迁移能力强,可以满足叠氮硝胺发射药和高能硝胺发射药的长贮性能要求,用其制得的钝感发射药具有良好的弹道稳定性能。     

梯度硝基发射药的设计原理与实现方法

为实现发射药能量释放高渐增性,根据枪炮内弹道学原理提出梯度硝基发射药(NGDP)的概念,并论证NGDP能量释放渐增性的基本原理。与传统钝感发射药相比,NGDP氧平衡较高,理论上具有低烟雾、低残渣特征。基于最小自由能算法,分析邻苯二甲酸二丁酯、樟脑和二硝基甲苯钝感的发射药与NGDP燃烧产物中可燃组分(CO、H₂)的含量,发现NGDP燃烧产物中可燃组分含量最低。阐述了NGDP的制备过程,通过扫描电子显微镜和X射线能谱仪以及激光共聚焦显微拉曼光谱仪表征NGDP的微观结构;进行密闭爆发器实验,证实了NGDP具有能量释放高渐增性。结果表明,NGDP是一种有别于现有制式发射药的新型发射药,有望消除或者减少传统表面钝感、包覆发射药存在的烟雾、火焰、残渣、储存稳定性等诸多问题。