发射药膛内动态燃速规律研究

通过３０ｍｍ高压滑膛模拟炮实验，采用压电测试系统与微波干涉系统同步测试膛内的燃气压力变化过程与弹丸运动变容过程，并经过内弹道方程的推导，对发射药在火炮膛内变容条件下的动态燃速规律进行了探索性研究。     

改性单基发射药的燃速模型

为了研究以5/7单基发射药为基体药,硝化甘油(NG)为浸渍剂,聚酯为包复剂所组成的改性单基发射药的燃烧性能,对改性单基发射药的浸渍层分布,燃烧过程中药型尺寸及能量特性的变化进行了理论分析和实验验证。制备了NG浸渍量分别为10%和15%两个样品,进行了密闭爆发器试验、显微切片照相,用所建理论模型计算了试验结果。结果表明:NG浸渍量为15%时,火药力提高了10.14%,浸渍深度约0.168 mm,小于150 MPa,计算所得基体药u-p曲线高于改性单基发射药u-p曲线;大于150 MPa,两者u-p曲线重叠。当NG和聚酯在推进剂中的浸渍量分别为15%和2.5%时,在NG和聚酯浸渍量配比合适的条件下,改性单基发射药的火药力和燃烧渐增性在一定范围内可以做到同时增加。     

硝胺发射药燃速曲线研究

对ＲＧＣ，ＲＣＧＵ两种硝胺发射药组分的热分解特性进行了研究，试验结果表明，ＮＣ，ＮＧ组成的双基粘合剂与固体添加物ＲＤＸ在热分解特性上的差异是导致硝胺发射药燃速曲线转折的原因，ＮＱ独特的热分解特性可以调节两者之间的差异，使燃速曲线不发生转折现象。     

发射药燃速压力曲线的转折分析方法

提出了一套基于回归分析的火药密闭爆发器燃速压力曲线转折分析方法．对实验得到的燃速压力曲线按指数燃速公式在不同压力区间内分段进行回归拟合，对比拟合的相关系数大小以确定最佳拟合方式．从最后的分析结果可以判定燃速压力曲线是否有转折．该方法具有可靠、准确、方便的特点．但是对于原始数据有较高的质量要求     

硝胺发射药燃速压力指数对内弹道性能的影响

通过将硝胺发射药实际的燃速方程,引入一维定常流、相对变量无量纲的经典内弹道计算程序,计算了RB型硝胺发射药在不同的压力指数及高压力指数区间下,弧厚、药量和挤进压力等起始条件变化对弹道性能的影响.结果表明,高压力指数能增加射击起始条件等参量对弹道性能的敏感性,而且随着高压力指数的增加及其区间的扩大而加剧.但也发现,在弹道性能上,密度为1.620g/cm~3的RB型硝胺发射药的燃速压力指数,对射击起始条件等参量的敏感性与三基药相接近,并未发现明显的弹道不一致性或安全性问题的征候.     

发射药燃速压力指数对火炮内弹道的影响

为研究新型高能发射药的内弹道性能,采用经典内弹道数学模型理论模拟了发射药的燃速压力指数对火炮内弹道性能的影响.结果表明,发射药燃速压力指数的大小及其随压力的变化规律对内弹道性能有很大的影响,对于燃速压力指数随压力升高而减小的新型高能发射药,可获得较高的内弹道示压效率,降低膛压和弹丸初速对发射药装填条件的敏感性.采用传统的平均燃速压力指数来预测该类发射药的内弹道性能,将出现明显的偏差.     

不同晶型奥克托今用于硝胺发射药的性能

为了研究奥克托今(HMX)的晶型对硝胺发射药性能的影响,采用密闭爆发器以及力学性能测试仪,对含α-HMX和β-HMX两种不同晶型硝胺发射药的燃烧性能和力学性能进行测试.结果表明: 含α-HMX发射药点火容易,其气体生成猛度和燃烧速度比含β-HMX发射药的小,含α-HMX比含β-HMX发射药的燃速压力指数高0.1、力学性能差.另外,当装填密度为0.12 g·cm-3时,两者的燃速压力指数都大于1,而在装填密度为0.20 g·cm-3时,两者的燃速压力指数都达到小于1的水平.     

硝胺发射药的压力指数与爆温的关系

指出硝胺发射药的燃烧性能问题，提出了研制综合性能优良的高能低烧蚀发射药的课题，使火药的爆温较低，而燃速压力指数小于１，同时解决了炮管的烧蚀问题。     

发射药药型结构对燃速测试结果的影响

为了研究药型结构对发射药燃速测试结果的影响,以高能硝胺发射药为研究对象,采用密闭爆发器燃烧实验和数据处理的分析方法,研究了4种药型及其不同内孔长径比发射药的燃速特性及其变化规律;采用中止燃烧实验研究了发射药内孔长径比对侵蚀燃烧的影响,并与太根发射药对比研究了燃速特性对侵蚀燃烧的影响关系。结果表明,多孔药的燃速压力指数明显小于单孔药,在内孔长径比相同的条件下,随着发射药内孔数量的增加,正比式燃速系数减小,燃速压力指数减小;在药型相同的条件下,随着内孔长径比增大,发射药侵蚀燃烧现象加剧,正比式燃速系数增大,燃速压力指数减小;燃速较高的发射药,侵蚀燃烧现象对燃速参数测试结果的影响更大。     

高压力指数发射药应用研究

叙述了燃速和燃速压力指数的概念，分析了各种因素对燃速压力指数的影响．由实验发现，不含硝胺的常规发射药（例如ＮＡＣＯ发射药）也有高压力指数现象，且这些发射药在数十年应用中未发现有异常现象．内弹道计算指出：燃速压力指数为１．１～１．２的发射药能获得合理的弹道性能，但初始弹道诸元对弹道性能的影响较敏感．因此，具有较高压力指数（１．１～１．２）的发射药可广泛地应用到火炮中去．     

低压下硝胺发射药燃烧性能研究

为了研究RDX和硝基胍(NGu)对硝胺发射药在低压下燃烧性能的影响,对六种RDX/NGu配比不同的硝胺发射药进行低压密闭爆发器静态燃烧实验,获得了在20~60MPa压力范围内硝胺发射药的燃烧试验数据。结果发现:硝胺发射药在测试压力范围内有燃速压力曲线转折现象,并且NGu对低压下硝胺发射药燃烧规律有很好的调节作用。     

等离子体点火条件下火药燃速的实验研究

利用改进的密闭爆发器对等离子体增强火药燃速的特性进行了实验研究.基于几何燃烧定律的假设,提出了等离子体作用下火药燃速的计算模型.针对等离子体是由外部电能以设定的波形和能量加在等离子体发生器上而产生的,模型重点考虑了脉冲放电波形和能量的影响.对单基药进行的密闭爆发器实验表明,火药燃速在等离子体注入期间显著增强,在放电功率达80 MW时燃速可增加2～3倍.该文提出的燃速实验方法对寻找与等离子体作用匹配的火药从而发挥电热化学发射技术的潜在优势具有重要意义.     

复合燃速催化剂对丁羟推进剂燃速压强指数的影响

用测定药条燃速的方法,在２．９４￣８．８２ＭＰａ压强范围内,研究了复合燃速催化剂对丁羟推进剂（ＨＴＰＢ）压强指数的影响。结果表明：三氧化二铁、二茂铁衍生物、铜铬催化剂、草酸盐均能降低推进剂的压强指数,其中铜铬催化剂降低压强指数效果最好,降低幅度达２０％以上;草酸盐降低压强指数的效果与其加入量有关;一些复合催化剂部存在降低压强指数的叠加效应和择优性。     

基于燃烧产物的硝胺类发射药的燃速预估模型

针对探讨硝胺类发射药的燃速预估模型,在分析硝胺炸药在燃烧分解产物热分解规律的基础上,运用近年来提出的火药燃速预估方法,推导硝铵发射药的燃速公式及压力指数公式。编写硝铵发射药燃速计算软件。在0～400 MPa压力范围内,对硝胺类发射药的燃速进行理论预估,并对3种硝铵发射药的燃烧计算值与相应的试验数据进行比较。分析结果表明,本模型是可行的,适合硝铵发射药的燃速预估。     

七孔变燃速发射药燃烧性能的数值计算

为模拟七孔变燃速发射药的燃烧性能,建立了七孔变燃速发射药的燃烧模型。在几何燃烧定律的基础上推导出燃气生成猛度Γ和已燃发射药百分数Ψ的函数关系。通过编程计算得到Γ-Ψ曲线。分析了燃速比、速燃层内孔径、长径比和缓燃层厚度与燃速层厚度之比对七孔变燃速发射药燃烧渐增性的影响。结果表明:速燃层和缓燃层的燃速比为1.5~2.5,长径比为2~3,缓燃层厚度与速燃层厚度之比为0.1~0.22,速燃层内孔径为0.2~0.3mm的七孔变燃速发射药有较好的燃烧渐增性。     

一种燃速可调的光控固体推进剂燃烧特性

为了研究光控固体推进剂在激光辐照下的可控燃烧特性以及推力性能,采用高速摄影、高精度压力传感器、R型热电偶以及微推力测试平台等装置分别获取了不同激光功率密度下,光控固体推进剂的燃速、点火延迟时间、燃烧室压强、燃烧火焰温度以及微推力等性能参数.结果表明:光控固体推进剂的燃速与燃烧室压强均随激光功率密度的增加而线性升高,与之相反,其点火延迟时间随激光功率密度的增加呈下降趋势.结合热电偶测温曲线,发现光控固体推进剂的燃烧过程主要分为五个区域:预热区、凝聚相区、三相区、气相区以及火焰区,与此同时,在1.343 W·mm-2的激光功率密度下,推进剂的燃烧火焰温度为1202.3℃.光控固体推进剂燃烧状态对于激光功率密度的依赖性对于实现推力的精确控制具有重要意义,通过改变激光功率密度的大小,成功实现了光控固体推进剂的推力控制;随着激光功率密度由0.344 W·mm-2增加到1.343 W·mm-2,光控固体推进剂的推力由1.58 mN上升至2.28 mN.