RDX与Al混合体系的静电火花感度研究

为评价RDX与Al粉末在滚筒混合过程中的静电火花感度,采用尖端放电方法,测定RDX、RDX-Al混合物的静电火花感度,采用斜槽法测量了RDX、RDX-Al混合物的摩擦产生静电积累量.研究表明:RDX的不发生爆炸的最大静电火花能量为0.013 J,RDX-Al不发生爆炸的最大静电火花能量大于0.013 J;在1 m不锈钢滑槽内滑行过程中,RDX静电积累值的最大值约为-3.0～-5.0 μ/kg,此时能产生的最大火花能量为1.41×10~(-3) J,都小于RDX的不发生爆炸的最大静电火花能量0.013 J,发生50%爆炸所需的静电火花能量为0.288 J,发生100%爆炸所需的最小静电火花能量为0.577 J;RDX-Al静电积累量的最大值为1.20μC/kg,静电积累产生的电火花能量,不能直接引燃RDX-Al炸药粉末;加入3%～8%的石油醚和乙酸乙酯后,RDX-Al炸药静电积累值的最大值为1.50μC/kg,其可能产生的火花能量为1.23×10~(-4) J,此能量也小于石油醚和乙酸乙酯的最小点火能.     

RDX与A1混合体系的静电火花感度研究

为评价RDX与Al粉末在滚筒混合过程中的静电火花感度，采用尖端放电方法，测定RDX、RDX-A1混合物的静电火花感度，采用斜槽法测量了RDX、RDX-A1混合物的摩擦产生静电积累量。研究表明：RDX的不发生爆炸的最大静电火花能量为0.013 J，RDX-A1不发生爆炸的最大静电火花能量大于0.013 J；在1m不锈钢滑槽内滑行过程中，RDX静电积累值的最大值约为- 3.0—- 5.0 μC/kg，此时能产生的最大火花能量为1.41×10 -3 J，都小于RDX的不发生爆炸的最大静电火花能量0.013 J，发生50%爆炸所需的静电火花能量为0.288 J，发生100%爆炸所需的最小静电火花能量为0.577 J;RDX-Al瞥电积累量的最大值为1.20 μC/kg，静电积累产生的电火花能量，不能直接引燃RDX-A1炸药粉末；加入3%～8%的石油醚和乙酸乙酯后，RDX-A1炸药静电积累值的最大值为1. 50μC/kg，其可能产生的火花能量为1.23×10 -4 J，此能量也小于石油醚和乙酸乙酯的最小点火能。     

添加纳米铝的高密度悬浮燃料点火性能

为了探究含金属颗粒悬浮燃料的点火和燃烧特性,制备了含5%纳米铝颗粒(Al NPs)的HD-01和四环庚烷(QC)的高密度悬浮燃料,采用雾化激波管测试了两种悬浮燃料在不同压力和温度下的点火延时P,通过拟合计算得到了表观点火活化能,分析了悬浮燃料的点火燃烧机理,采用高速摄像机记录了点火燃烧的流场图像。结果表明,悬浮燃料静置4周后无颗粒聚沉现象;在0.05 MPa和0.1 MPa下、1450 K和1750 K内,Al NPs可使HD-01和QC燃料的点火延时缩短约50%,表观点火活化能由161.4 k J·mol~(~(-1))和120.3 k J·mol~(-1)分别降低至156.5 k J·mol~(-1)和112.8 k J·mol~(-1);推测燃烧机理为铝原子优先与O2反应生成O自由基,进而加速燃烧反应。此外,Al NPs能够完全燃烧并促进燃料燃烧过程中的能量释放。     

热通量测量在B/KN03点火药装药结构设计中的应用

固体火箭发动机点火装置的设计优化通常依靠它与发动机进行匹配试验来确认。匹配试验周期长、费用高，如果辅以热通量的测量，可以减少匹配试验次数，降低试验成本，缩短设计周期。依据热通量测试原理，制作了箔式铂热通量计和固体火箭发动机电点火具热通量测试装置。对3种不同药型的B/KN03点火药装药进行瞬态和轴向热通量分布的测量和分析，在此基础上确定了某空空导弹点火发动机电点火具B/KN03点火药装药的药型，并且通过点火发动机匹配试验验证了装药结构设计的合理性。     

(B/Ti)_n/TaN薄膜点火桥的制备及点火性能

利用磁控溅射与微细加工技术,将B/Ti多层膜沉积在TaN模桥制备了(B/Ti)n/TaN薄膜点火桥(膜桥),其中TaN膜桥的尺寸为80m×40m×2m,B/Ti多层膜尺寸为4mm×4mm,层数为40层,第一层B厚度400nm,其后每层B或Ti厚度为200nm,总μμμ厚度约8m。用电压40V、电容47F的钽电容对样品进行发火性能测试。结果表明:TaN膜桥的点火延迟时间为85s、点火输μμμ入能量15mJ、爆炸温度2500~3500K、火焰持续时间0.15ms左右、炸药持续高度5mm左右,而(B/Ti)n/TaN膜桥的点火延迟时间为37s、点火输入能量6mJ、爆炸温度4000~8500K、火焰持续时间大于0.25ms、火焰持续高度10mm以上。在点火桥上沉积B/Tiμ多层膜可降低点火延迟时间和点火输入能量,有效提升火工品的点火性能。     

B/KNO3药柱燃烧速度的初步研究

利用密闭爆发器测试系统对B/KNO3药柱的燃烧速度进行了研究,结果表明:B/KNO3药柱的线燃烧速度主要受药柱密度的影响,密度较小,线燃烧速度较快;药柱尺寸主要影响产物生成速率,并最终影响B/KNO3药柱燃烧的压力-时间曲线.另外,研究还发现本文中B/KNO3的线燃烧速度并不服从简单的指数燃烧定律,宜采用分段函数的形式进行描述.压力低于7 MPa时,线燃烧速度随压力线性增加;而压力为7～50 MPa时,线燃烧速度基本上不随压力变化.     

硼/超细硝酸钾点火药配方设计及工艺

为研究新型安全点火药配方及制备工艺,基于典型的硼/硝酸钾(B/KN O3)点火药配方,选用超细硝酸钾对其进行改性,采用手工混药法进行造粒,同时添加酚醛树脂或氟橡胶作为粘结剂,制备出B/KN O3造型粉,并测试了其火焰感度和静电感度。结果表明:随硝酸钾质量含量的减少,火焰感度升高,尤其外加2.5%酚醛树脂粘结剂的B/KN O3(50/50)火焰感度最高;而静电感度则降低,当B/KN O3配比一定时,添加相同的粘结剂氟橡胶比添加酚醛树脂更钝感。     

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＃。     

小型传爆装置慢燃实验及数值计算

为了研究引信传爆管在烤燃作用下的热响应规律,设计了聚黑-14C（JH-14C）的小尺寸传爆管慢烤实验。对JH-14C进行差示扫描分析得到其热分解动力学参数,并结合引信传爆管的烤燃实验和数值模拟结果,确定了JH-14C的活化能与指前因子分别为2.04×10⁵ J/mol、5.59× 10¹⁷ s^-1. 通过对4种不同升温速率下引信传爆管的烤燃过程进行数值计算,结果表明：烤燃装置点火时,传爆药柱先起爆,冲击波经管壳衰减后使导爆药柱发生爆炸;不同升温速率下,传爆药柱内部形成的点火位置不同;随着升温速率的增加,点火位置由传爆药柱中心向其边缘转移,但点火温度变化不大。     

4-羟基-3,5-二硝基吡啶铅盐在固体推进剂燃烧中的催化作用

在298.15 K下用精密转动弹热量计测得4-羟基-3,5-二硝基吡啶铅盐(4HDNPPb)的燃烧能ΔcU为(-7385.82±3.14)J.g-1;据此计算的标准摩尔燃烧焓ΔcΗmθ为(-4499.63±1.92)kJ.mol-1,标准摩尔生成焓ΔfΗmθ为(-796.65±2.32)kJ.mol-1。研究了4HDNPPb和含能铜盐(或惰性铜盐)的混合物在RDX-CMDB推进剂燃烧中的催化作用,结果表明,复合催化剂体系:2.5%4-羟基-3,5-二硝基吡啶铅盐(4HDNPPb)与0.5%2-羟基-3,5-二硝基吡啶铜盐(2HDNPCu)的混合物,或2.5%4HDNPPb与0.5%邻苯二甲酸铜(-Cu)的混合物,使RDX-CMDB推进剂的燃烧在所测压力范围内(2~20 MPa)有较高的催化效率,压力指数小于0.3。     

弹道特征参数计算及密闭燃烧压力实验

为了确定输出条件下燃气做功元件装药参数，用VLW状态方程计算了点火药和主装药的火药力、余容，结合诺贝尔-阿贝尔方程，对不同输出特性做功元件的装药参数进行了设计，容积为Icm^3的做功原件压力输出试验结果表明：点火药(B／KNO3)为0．2g、主装药(RDX)为0．0995g时，做功元件输出最大压力平均值为179MPa，与设计值192MPa接近；点火药(B／KNO3)为0．2g、主装药(RDX)为0．199g时，做功元件输出最大压力平均值为348MPa，与设计值384MPa接近。     

KNO3/C6H5NO3/NC点火药研究

运用最小自由能原理,设计了KNO3/C6H5NO3/NC体系烟火药配方。从热分解过程、感度、燃烧性能对比等方面探讨了新型药剂代替黑火药使用的可行性。与黑火药相比,对硝基苯酚点火药的机械、静电感度降低,增加了制造和使用过程的安全性,燃烧热增加57%,作功能力提高40%,改善了其燃烧热力学性能,在中心传火管中作为主装药使用时,膛内负压差降至-20MPa,提高了内弹道性能的一致性和发射安全性。     

AP多粒度级配固体推进剂非稳态燃烧响应模型

为获得高氯酸铵(AP)粒度级配对固体推进剂燃烧响应特性的影响,以氧化剂单粒度的多火焰稳态燃烧模型(BDP)为基础,考虑实际推进剂中AP多级配粒度分布,建立了AP多粒度级配的AP/端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂非稳态燃烧响应模型,并对模型进行校验。针对由四种AP粒度330,250,110μm和50μm组合成的几十种AP多级配复合推进剂,分别在工作压强10MPa、振荡频率25~1000Hz条件下开展了燃烧响应特性研究,分析了AP粒度级配和配比等参数变化对压强耦合响应函数的影响规律。模型计算结果表明,100~1000Hz,燃烧响应模型计算结果与文献实验测量结果吻合较好(实验压强>5MPa),误差小于9%。AP粒度配比与级配对燃烧响应函数的分布影响较大,影响规律基本满足:AP多级配中提高小粒度AP的配比含量或者降低大粒度AP配比含量可以抑制中低频振荡,但同时会增益中高频振荡。用中粒度AP替代小粒度AP可以抑制中高频振荡,反之,替代大粒度AP则可以抑制中低频振荡。     

HNS炸药爆燃特性研究

试验探索和研究了在小尺寸装药条件下和在硼/硝酸钾钝感点火药的点火能量作用下HNS炸药的爆燃特性，进一步分析了HNS炸药发生爆燃的影响因素，对HNS炸药的点火机理进行了分析和探讨。     

RDX粒度对硝胺发射药力学性能及燃烧性能的影响

为研究黑索今(RDX)粒度对硝胺发射药力学性能及燃烧性能的影响,设计了RDX质量百分数为25.0%,平均粒径(D50)为30,50,150μm的3种硝胺发射药,采用摆锤式简支梁冲击试验机、落锤试验仪与密闭爆发器分别研究了其抗冲击强度、破碎情况及燃烧性能。结果表明,随着RDX粒度由150μm减小至30μm,发射药的低温(-40℃)抗冲击强度由3.46 J·cm~(-2)提高至8.99 J·cm~(-2),在落锤冲击(锤重5 kg,落高80 cm)作用下破碎度由96%降低到18%。RDX的平均粒径(D50)为30,50μm和150μm时,发射药的燃速压力指数分别为0.985、0.996和1.063。RDX粒径为30μm或50μm时,发射药u-p曲线较光滑,发射药燃烧稳定;RDX粒径为150μm时,在100~150 MPa、150 MPa~p_(dpm)的两个压力段范围内,燃速压力指数由1.125变为0.612,显示燃速压力指数存在突变,发射药燃烧不稳定。     

微细圆管中B/KNO_3燃烧特性分析

为了解微细圆管中点火药的燃烧特性,采用高速摄影技术对微细圆管中B/KNO3的燃烧进行实验研究,结果表明:管壁热损失和管道阻力是影响微细圆管中B/KNO3燃烧稳定性的主要因素。圆管内径越小,管壁热损失和管道阻力越大,燃烧越不稳定。B/KNO3在内径1.0～2.0 mm石英管中稳定燃烧、燃速变化微弱。燃烧室压强为0.1～4.0 MPa时,B/KNO3燃速随压强增加,但并不符合燃速指数规律。当石英管内径减至0.5 mm时,燃烧不稳定,燃速随时间延长而变大;圆管内径进一步减小,产生击穿现象导致火焰熄灭。研究还表明在一定壁厚范围内,燃速反比于壁厚。     

［1，2，5］噁二唑［3，4-b］吡嗪-5，6-（1H，3H）-二酮及其含能盐的合成及性能

以3,4?二氨基呋咱和草酸为原料经酰胺缩合反应一步法直接合成了[1,2,5]噁二唑[3,4?b]吡嗪?5,6?(1H,3H)?二酮(1),并进一步与碱反应合成了该化合物的离子盐2~5。通过红外、核磁共振氢谱和碳谱对化合物1~5进行了结构表征;并通过X?射线单晶衍射对化合物1和5的单晶结构进一步表征;利用差示扫描量热法(DSC)研究了化合物1~5的热行为,化合物1~5的热分解温度在210.5~313.5℃之间;采用Gaussian 09程序和Explo 5(v.6.01)评估了化合物1~5的爆轰性能,计算爆速在7327~8555 m·s^-1之间,爆压在20.5~30.6 GPa范围内;利用BAM感度测试仪进行感度测试,化合物1的撞击感度为27 J,摩擦感度为280 N,其胺盐、肼盐、羟胺盐的撞击感度均大于40 J,摩擦感度均为360 N,钠盐的撞击感度为7 J,摩擦感度为120 N。其中肼盐和羟胺盐有望作为新型的高能低感含能材料。     

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。