发射药安全贮存寿命预测技术

介绍国内外发射药贮存寿命试验所用的自然环境长期贮存试验监测法和加速寿命试验法的研究方法，以及人工神经网络技术在发射药贮存寿命预测中的应用和优势，分析现有试验方法的优点及缺陷，发射药贮存寿命试验与评价技术的发展趋势，提出针对不同的发射药，应选择适当的判据、试验方法和数学统计方法。     

叠氮硝胺发射药的贮存性能研究

为研究叠氮硝胺发射药的贮存性能,采用热老化加速寿命试验预估发射药贮存寿命,通过理化性能试验、14.5mm机枪试验研究叠氮硝胺发射药长期贮存后的理化性能、内弹道性能。结果表明,采用热加速老化法预估叠氮硝胺发射药的安全存储寿命(常温30℃)为63a,与普通双基吸收药相比,具有更好的安定性;长贮23a以上的叠氮硝胺发射药理化性能、安定性、内弹道性能稳定。研究表明叠氮硝胺发射药可以满足弹药装药长期贮存使用要求。     

RB型硝胺发射药使用寿命实验研究

为了更准确地预测发射药的有效使用期,提出了以发射药力学性能变化的数据作为老化失效判据的观点。采用热加速老化试验的方法,研究了含黑索今双基药(RB型硝胺发射药)的抗冲、抗压强度、压缩率随老化时间和温度变化的规律。结果表明,该型发射药在在安全贮存期内,高分子材料老化降解造成的力学性能下降,不会影响其安全使用。RB型硝胺发射药的使用寿命远大于安全贮存寿命。     

美国陆军貯存发射药再检验程序

美国是当前世界上生产发射药最多的国家之一。所以生产的发射药绝大部分要贮存在弹药库中。为了保证发射药的贮存及使用安全,以及为了使贮存药批保持良好的性能,美国陆军军械研究发展局制定了“贮存发射药再检验程序”。试验证明,按照这个程序,不但能确保贮存药批的质量而且还可以简化实验方法,避免不必要的实弹射击试验,从而节省了大量实弹射击费用。     

基于自然贮存试验的产品贮存寿命评估方法

为合理评估产品的贮存寿命,对贮存过程进行了研究,建立了贮存寿命的数学模型,给出了自然贮存试验方法,并提出了基于自然贮存试验数据的贮存寿命评估方法。结合某密封剂的自然贮存试验数据进行了实例应用,结果与实际情况基本一致,表明了该方法的合理性和实用性。     

几种液体发射药撞击敏感性的实验研究

通过对四种液体发射药的撞击试验研究，为液体发射药火炮系统的安全设计、使用和贮存提供了可靠参数，并探索了建立液体发射药撞击敏感性试验标准的途径。     

飞行器火工品加速贮存寿命试验与评估方法

飞行器火工品是一种高可靠长寿命产品,为提高小样本量下飞行器火工品贮存寿命评估精度,通过对贮存寿命影响因素进行分析,建立了加速贮存寿命模型以描述火工品贮存寿命与贮存温度的关系,并将感度试验和加速试验相结合,给出了一种适用于飞行器火工品的加速贮存寿命试验与评估方法。依据火工品加速后的感度试验数据,基于广义线性模型给出了感度分布参数的极大似然估计,进而根据参数估计的渐近正态特性对飞行器火工品进行了贮存寿命评估。将该方法应用于某飞行器火工品。通过利用样本量约为150、周期约为40天的试验获得的数据,可对贮存寿命要求为15年以上的飞行器火工品进行有效评估。     

DEGDN混合硝酸酯发射药的化学安定性

采用120℃甲基紫和106．5℃维也里法研究了硝酸酯含量、二号中定剂含量对硝化二乙二醇混合硝酸酯发射药的化学安定性的影响。结果表明,随着硝酸酯含量的增加,硝化二乙二醇混合硝酸酯发射药的维也里重复10次法和至1小时法的变色时间缩短,甲紫基变色时间也变短;随着二号中定剂含量的增加,硝化二乙二醇混合硝酸酯发射药的维也里和甲基紫变色时间增长。热加速老化试验预估维也里和甲基紫安定性时间偏短的硝化二乙二醇混合硝酸酯发射药的安全贮存寿命为40年,满足了火炸药安全贮存寿命的要求。     

基于成败型试验的催泪弹贮存寿命评估方法

分析了催泪弹在贮存状态下的失效特点,建立了基于成败型试验数据的催泪弹贮存寿命评估的数学模型。依据成败型试验数据,在确定的置信度下,对Rs97-2燃烧型催泪弹的贮存可靠寿命用模型进行了评估。当置信度为90%、可靠度下限为0.9时,由模型评估的催泪弹贮存寿命为5.11a,此结果与实际基本相符。     

机械引信长贮可靠性与加速寿命试验

本文应用可靠性理论,结合引信贮存试验中的问题,论述了研究引信长贮可靠性的意义及长贮可靠性试验。关于引信长贮寿命的测定方法,一为长贮寿命试验,一为加速寿命试验。本文针对这两种试验,分别对产品的失效标准、产品的贮存失效率、加速寿命试验的条件、加速变量的选择、加速变量应力水平的确定等问题进行了讨论。最后,在长贮试验的数据积累、引信元件失效机理的研究、充实环境试验数据、收集部队弹药库房有关数据及大力开展引信加速贮存寿命试验的研究等五个方面提出了建议。     

固体推进剂药柱使用寿命的研究

对不同贮存期的固体火箭发动机药柱进行了力学性能试验,得到了推进剂有关力学性能贮存时间的变化规律,分析了固体药柱在生产、运输、贮存和点火燃烧过程的受载状态;对不同贮存期的固体药柱进行了应力、应变状态的分析和计算,结合靶场对贮存十年期以上导弹飞行情况,进行了固体火箭发动机推进剂药柱使用寿命的预示.     

基于凝胶百分数的推进剂贮存寿命及其可靠性分析

选择凝胶百分数作为老化性能评定参数,根据凝胶百分数与老化时间的关系,建立了推进剂贮存寿命预估模型;采用Monte-Carlo法分析了某固体推进剂贮存的寿命及其可靠性问题.结果表明:在常温下该推进剂的贮存寿命为5.93a,可靠度为0.83.     

固体火箭发动机药柱概率贮存寿命预估

基于粘弹性随机有限元法和固体推进剂高温加速老化试验,提出了固体火箭发动机（SRM）药柱概率贮存寿命预估模型。对老化试验数据进行统计分析得到了固体推进剂性能参数数字特征随贮存时间的变化规律,采用三维粘弹性响应面随机有限元法（SFEM）计算了药柱结构响应的均值和标准差,分析了某SRM药柱在不同贮存期的结构可靠度,并对其进行了概率贮存寿命预估。所提方法可为固体发动机研制和使用部门提供参考。     

TATB基PBX的快速烤燃实验与数值模拟

根据TATB基高聚物黏结炸药(TATB基PBX)异常环境安全性特点(例如导弹发射失败),采用固体推进剂作为燃料开展了带2 mm厚约束钢壳的TATB基PBX快速烤燃小尺寸实验,模拟推进剂燃烧时具有一定约束炸药的响应情况,并且利用实验得到的炸药表面热流通量作为边界条件,采用高阶有限元法对炸药样品升温过程进行了数值模拟。实验中测量了炸药表面温度随时间变化情况,利用温度数据和Duhamel叠加原理计算得到炸药表面平均热流通量在其点火前为19.17 kW.m-2,在此平均热流通量条件下,带2 mm厚约束钢壳的TATB基PBX点火反应时间为95 s。研究结果表明,固体推进剂燃烧会在短时间内引起TATB基PBX点火燃烧反应,但不会发生猛烈的爆燃或爆轰现象。     

考虑泊松比的HTPB推进剂贮存老化反应速率研究

对某型号HTPB推进剂在35℃、50℃、65℃条件下进行了加速寿命试验,并选用最大延伸率表征推进剂性能变化情况;对HTPB推进剂高温加速寿命试验的老化起点进行了修正,并推导出了考虑泊松比条件下的推进剂老化反应速率模型;根据加速老化试验结果,对模型的参数进行了求解,验证得出考虑泊松比变化条件下的某型号丁羟推进剂药柱预估寿命要长于未考虑泊松比的预估值;对含有不同含量防老剂的HTPB推进剂在80℃条件下的加速寿命试验结果表明:少量防老剂的添加可以有效对推进剂进行延寿.     

基于湿热加速老化试验的HTPB固体推进剂寿命预估

借鉴量子力学理论关于电子产品老化反应速率与环境温、湿度的关系,将Eyring和Arrhenius模型相结合,建立了固体推进剂贮存使用寿命的湿热老化模型,并通过试验数据拟合得到具体的经验公式。利用该模型预估出某HTPB固体推剂在室温20℃、相对湿度为50%的贮存寿命,与实际贮存寿命进行了对照。结果表明,采用将温湿因素引入推进剂老化模型的方法,可以使推进剂寿命预测的结果更接近于发动机中推进剂的实际使用寿命。     

装药射击安全性模拟检测方法研究

围绕着影响发射装药射击安全性的主要因素，研究了发射药的力学强度与膛内点火动力条件之间的匹配，并建立了发射药粒动态强度的测量方法。考虑了发射时膛内的诸多复杂因素，例如药粒在膛内受到的撞击与压缩，提出了提高装药发射安全性的途径以及实验室模拟检测方法。     

基于加速老化和实测载荷的立式贮存固体发动机药柱寿命评估

为预估立式贮存固体发动机药柱贮存寿命,综合考虑加速老化和实测载荷的影响,开展推进剂高温加速老化试验,得到推进剂延伸率的变化规律。分别对贮存老化后的发动机在固化降温/静态立式贮存/点火发射和固化降温/动态立式贮存两种载荷历程进行有限元分析,获取药柱危险点von Mises 应变规律,并计算药柱在振动条件下的疲劳损伤。以延伸率和应变随时间的变化规律为依据,预估了发动机寿命。结果表明：推进剂延伸率随时间逐渐减小;药柱在重力载荷的长时间作用下会产生蠕变效应;药柱内部各点在实测振动载荷作用下产生周期性的应力,动态立式贮存半年的损伤值为0.017 12;发动机贮存老化时间与立式贮存次数呈现负指数关系,其可允许的动态立式贮存次数为15次;考虑立式贮存时,总寿命介于8.24~11.75年;忽略立式贮存时,总寿命为17.81年。     

基于加速老化与三维粘弹性有限元分析的固体导弹发动机寿命预估

为了预估固体导弹发动机的贮存寿命,通过推进剂加速老化试验,得到该推进剂延伸率随贮存时间的变化规律;应用三维粘弹性有限元分析方法,对发动机贮存一定时间后直接点火发射过程进行数值仿真,从中得到药柱在点火增压和轴向过载联合作用下最大Von Mises应变随贮存时间的变化规律;将推进剂的延伸率与推进剂药柱最大Von Mises应变进行对比,利用结构完整性评估准则,得到发动机的贮存寿命。该方法可为固体导弹发动机的设计和使用提供参考。