对称的吡嗪并环脲硝基衍生物结构和性能的量子化学研究(英文)

运用密度泛函理论DFT-B3LYP/6-31G**方法得到了对称的吡嗪并环脲硝基衍生物的分子几何构型和电子结构。用量子化学方法计算了理论密度和生成热,用Kamlet-Jacobs方程计算了爆速和爆压,对这些硝基衍生物的结构-性能关系进行了研究。结果表明,分子中硝基的数量、位置、环境和分子结构的对称性是影响对称吡嗪并环脲硝基衍生物热稳定性和爆轰性能的一些主要因素。1,3,5,7-四硝基-5,7-二氢二咪唑[4,5-b:4',5'-e]吡嗪-2,6(1H,3H)-二酮的理论密度为2.03 g·cm-3,生成热为265.63 k J·mol-1,爆速为9.08 km·s-1,爆压为39.22 GPa。1,3,5,7-四硝基-2,6-二氧杂-1,2,3,5,6,7-六氢二咪唑[4,5-b:4',5'-e]吡嗪-4-氧化物的结构是不稳定的。这些计算结果为新型高能量密度材料的设计和合成提供了基础研究数据。     

双呋咱并吡嗪衍生物的合成、表征及性能

以4 H,8 H-双呋咱并[3,4-b:3',4'-e]吡嗪(DFP)为原料,经成盐、取代、加成、硝化、氯化、叠氮化等反应合成了六种双呋咱并吡嗪衍生物(Ⅰ~Ⅵ);利用红外光谱、核磁共振、元素分析等鉴定了其结构。对氮氧含量较高的含有硝基呋咱、硝酸酯、叠氮官能团衍生物Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ采用差示扫描量热(DSC)、热重(TG)考察了其热性能,三者的分解峰温分别为318.3,197.5,250.5℃,热稳定性较好。并用Gaussian 09和VLW程序计算了其物化及爆轰性能,Ⅳ的密度为2.00 g·cm-3,爆速9067 m·s-1,爆压43 GPa,其爆速与HMX相近,密度和爆压均大于HMX。     

6-偕二硝基乙烯基-4,5,8-三硝基-5,6,7,8-四氢化-4H-咪唑烷并[4,5-e]呋咱并[3,4-b]哌嗪的合成（英）

以FOX-7和乙二醛为原料,经过两步缩合环化反应和硝化反应,首次设计并合成出了一种新型的呋咱稠环硝胺化合物6-偕二硝基乙烯基-4,5,8-三硝基-5,6,7,8-四氢化-4H-咪唑烷并[4,5-e]呋咱并[3,4-b]哌嗪(PNEIFP)。采用Gaussian 09程序和VLW方程计算PNEIFP的密度、生成焓和爆速分别为2.02 g·cm-3、724.1 kJ·mol-1和9681.0 m·s-1。利用TLC跟踪实验的方法,确定PNEIFP室温下易分解。     

6-偕二硝基乙烯基-4,5,8-三硝基-5,6,7,8-四氢化-4H-咪唑烷并[4,5-e]呋咱并[3,4-b]哌嗪的合成(英文)

以FOX-7和乙二醛为原料,经过两步缩合环化反应和硝化反应,首次设计并合成出了一种新型的呋咱稠环硝胺化合物6-偕二硝基乙烯基-4,5,8-三硝基-5,6,7,8-四氢化-4H-咪唑烷并[4,5-e]呋咱并[3,4-b]哌嗪(PNEIFP)。采用Gaussian 09程序和VLW方程计算PNEIFP的密度、生成焓和爆速分别为2.02 g·cm-3、724.1 kJ·mol-1和9681.0 m·s-1。利用TLC跟踪实验的方法,确定PNEIFP室温下易分解。     

N,N'-二(三硝基乙基)-5,6-二氨基呋咱并[3,4-b]吡嗪(DNFP)的合成与性能

以5,6-二羟基呋咱并[3,4-b]吡嗪(DHFP)为原料,经氯代、胺化、N-羟甲基化反应、缩合得到N,N'-二(三硝基乙基)-5,6-二氨基呋咱并[3,4-b]吡嗪(DNFP),产率为31%。采用IR、1H NMR、13C NMR、元素分析对其结构进行了表征。探讨了DNFP的合成反应机理及反应条件。采用密度泛函理论B3LYP/6-311G(d,p)方法计算了DNFP的生成焓。同时利用Kamlet-Jacobs公式预测其爆热,爆速,爆压分别为:6714 J·g-1,8.91 km·s-1,36 GPa。     

N-1,4,6-三硝基六氢咪唑[4,5-d]咪唑-2(1H)-亚硝胺的合成与性能

以六氢咪唑[4,5-d]咪唑-2(1H)-亚胺为原料,通过三个阶段硝化反应合成了一种新型多环氮杂环含能化合物:N~(-1),4,6-三硝基六氢咪唑[4,5-d]咪唑-2(1H)-亚硝胺(TNINA),总收率55%。采用红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)对目标产物以及中间体进行了表征,同时研究了时间、温度、乙酸酐与硝酸体积比等因素对第三阶段硝化反应的影响。利用热重分析(TG)和差示扫描量热仪(DSC)研究了TNINA的热性能,DSC结果显示其热分解温度为214.4℃,且放热过程瞬间完成。用Monte-Carlo方法估算TNINA的理论密度为1.91 g·cm~(-3),真密度仪测得其密度为1.89 g·cm~(-3)。用Kamlet-Jacobs方程估算出其爆热为5513.26 kJ·kg~(-1),爆速为8.836 km·s~(-1),爆压为35.80 GPa,撞击感度H50的计算值为41 cm,测试值为53 cm。理论计算结果与实验数据说明TNINA与RDX相比拥有更优异的爆轰性能与更低的感度。     

2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡嗪的合成与表征

以2,4,6-三硝基氯苯与2,6-二氨基吡嗪为原料,经过缩合、硝化两步反应,合成了一种新化合物2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡嗪(BPNP),总收率为47%。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)对产物进行了表征。确定了以异丙醇为溶剂,吡啶为催化剂时的产率最高;以V(H_2SO_4)∶V(HNO_3)=4∶1,反应温度50℃,反应时间3h,硝化效果最佳。热重分析(TG)和差示扫描量热结果表明,该化合物的热分解温度为374.3℃,热稳定性与2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡啶(PYX)相当。用MonteCarlo方法估算其理论密度为1.82g·cm~(-3),用Kamlet-Jacobs公式估算其爆速为8.13km·s~(-1),爆压为28.25GPa;采用Miroslav的静电势预估撞击感度的方法,对目标结构进行了稳定性预算,其撞击感度H_(50)的计算值为83cm。理论计算结果说明该材料密度和爆压均高于PYX,具有一定的应用研究价值。     

亚胺基桥连的平面型富氮含能化合物的合成与性能

为了合成平面型的高能钝感富氮类含能化合物,以6-(3,5-二甲基吡唑)-[1,2,4]三唑[4,3-b][1,2,4,5]四嗪(1)为底物,与2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(2)在碱性条件下反应,合成了—NH—桥联的基于稠杂环体系的6-(2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪)-1,2,4-三唑[4,3-b][1,2,4,5]四嗪(3),收率为81.3％.采用核磁、红外、X射线衍射等分析手段对化合物3的结构进行表征;利用差示扫描量热(DSC)研究了化合物3的热分解过程,其初始分解温度高达254.6℃;采用Gaussian 09 D.01和Explo5 V6.05.02软件计算化合物3的爆速和爆压分别为7568 m·s-1和23.5 GPa;采用BAM法测得化合物3的撞击感度和摩擦感度分别为12.5 J和240 N.结果表明化合物3具有较好的爆轰性能和较低的感度,同时较高的分解温度表明化合物3可以作为耐热性炸药.     

6-硝亚氨基-4,8-二硝基-5,6,7,8-四氢化-4 H-咪唑烷并[4,5-e]呋咱并[3,4-b]哌嗪的合成（英）

自行设计了未见文献报道的呋咱稠环类含能化合物6-硝亚氨基-4,8-二硝基-5,6,7,8- 四氢化-4H- 咪唑烷[4,5-e]并呋咱[3,4-b]并哌嗪（NIFDNP）的结构与合成路线,以乙二醛和硝基胍为原料经过两步缩合环化反应,一步硝化反应得到目标化合物,采用红外、核磁、元素、质谱对目标化合物和中间体进行了结构鉴定;采用Gaussian 09和VLW方法预估了NIFDNP的性能,其密度为2.04 g?cm-3,爆速为9226 m?s-1,其性能优良,是一种有应用前景的化合物。     

4,8-二硝基八氢化二咪唑[4,5-b:4',5'-e]哌嗪-2,6-(1H,3H)-N,N'-二亚硝胺的合成及热性能

以乙二醛,甲酰胺和盐酸胍等为原料,通过两阶段硝化反应,合成了4,8-二硝基八氢化二咪唑[4,5-b:4',5'-e]哌嗪-2,6-(1H,3H)-N,N'-二亚硝胺(TNIP),采用IR、NMR、MS等表征了中间体和产物的结构。同时探究了时间、温度、醋酐与硝酸体积比等因素对两阶段硝化过程的影响,确定了硝化过程较佳的工艺条件为第一阶段醋酸酐与硝酸体积比为1.2,反应时间为2 h,反应温度为45℃,第二阶段醋酸酐与硝酸体积比为3,反应时间4 h,反应温度50℃,硝化总产率由23.3%提高至35.1%。采用差示扫描量热法和热重分析研究了TNIP的热性能,其分解温度为290℃,说明TNIP具有良好的热稳定性。实测TNIP的撞击感度(H50)为108.1 cm,优于RDX(38 cm)和HM X(30~32 cm)。     

装配过盈量对某枪弹底火感度的影响

研究了某枪弹底火以不同过盈量压入药筒后的撞击感度变化情况，基本明确了装配过盈量对底火感度的影响趋势。     

导爆管雷管延期体结构改进

本文主要介绍了索式延期体的纺织方法，其秒量与铅结构延期体秒量的精度对比，并探讨改进的目的和意义。     

弹上线束电磁兼容仿真研究

导弹电磁兼容已经成为导弹现代设计中必须考虑的问题,尤其是弹上复杂线束在导弹电磁兼容问题中占有重要地位。文中以某型号导弹为背景,基于CableMod软件平台,采用仿真预测试的方法研究导弹电磁兼容问题,讨论了如何建立适用于仿真的导弹结构模型与电气模型,并对导弹内复杂线束间的串扰,以及弹体对线束产生辐射的影响进行了仿真和分析。仿真结果表明,线束内电源线与信号线分开敷设,且双绞屏蔽后相互串扰明显降低,并提出使用弹壁电缆套管代替U型电缆罩,能避免因缝隙产生的电磁泄露,抑制电磁辐射,有助于通过电磁兼容测试。     

脉冲推力器用烟火型装药燃烧性能研究

采用光纤测速方法,研究了脉冲推力器用烟火型装药药剂配比和装药密度对燃速的影响。通过密闭爆发器,测试了药剂的燃速压强指数。结果表明,不同配比的药剂虽然初期燃速不同,但后期燃速趋于相同;随着装药密度增大,燃速先增加、后减少;在装药密度1.45 g/cm³时燃速最高,可达到800 m/s. 在所测试压强范围内,烟火型药剂的压强指数为0.736 4,说明该烟火型装药药剂在一定压强范围内可稳定工作,能够实现脉冲推力要求。     

一种便携式红外目标模拟器

设计了一种头罩式便携红外目标模拟器,采用微型黑体作为红外辐射源,采用卡赛格林平行光管作为光学系统,在可调光阑和电机的配合下,能够快速模拟出不同辐射强度、不同大小的红外目标。     

尾翼稳定脱壳穿甲弹全弹道多目标优化设计

本文应用最优化理论和方法对尾翼稳定脱壳穿甲弹的装药结构和弹形结构进行了全弹道多目标优化设计.首先从装药结构和弹形结构计算出发,建立了尾翼稳定脱壳穿甲弹的内弹道、外弹道(含空气动力)、终点弹道计算模型,然后应用三种不同类型的优化方法对火药弧厚、装药质量、弹头长径比、弹芯直径、弹体圆柱部长径比五个设计变量进行了多目标优化设计,得到了比较满意的结果.     

水下激光引信探测环境特性分析

激光引信具有定距精度高，抗电磁和声波干扰能力强的特点，若鱼雷配有激光引信则可以提高其毁伤概率，使鱼雷在现代海战中发挥更大作用。在简要分析海水的组成及其光学特性基础上，确定了水下透光窗口，讨论了激光束在水中的传输特性，得出了一些有意义的结论，为科学设计水下激光引信提供了理论依据。     

迎角对导弹初始弹射弹道的影响

针对导弹发射的机弹分离过程存在较大不稳定性问题,通过求解流体动力学方程组和刚体六自由度运动方程,仿真分析了迎角对空空导弹初始弹射弹道的影响。参照美国阿诺德工程发展中心开展的一项使用标准机翼/挂架/带舵外挂物模型的捕获轨迹法试验,建立了相似的几何仿真模型并进行了数值计算。通过数值计算结果与文献［29］中风洞试验结果进行对比分析,验证了数值计算方法的可行性;采用该方法计算和分析了四代战机在不同迎角下内埋弹射空空导弹的初始弹道。结果表明：在超声速条件下,迎角变化对导弹初始弹射阶段的六自由度运动有明显的影响;随着迎角的增大,导弹俯仰运动更剧烈、横滚角度更大、偏航角度更小,机弹分离的速度明显下降、分离的安全性逐渐降低。     

MATLAB在数字控制系统设计中的两个问题

分析了MATLAB把模拟控制器转化为数字控制器时的问题。叙述了采用双线性变换的技巧．     

机器人压电陶瓷微操作手的设计

机器人微操作手设计采用压电伸缩陶瓷微位移器.操作手手指由两面各粘1片压电陶瓷的金属片构成压电陶瓷梁.两片压电陶瓷的逆压电效应相反,外加电压时,一片收缩另一片伸长,自由端发生弯曲变形.改变加电压方向控制悬臂梁夹持物体,电压为零时释放物体.微操作手的移动、夹持和释放等操作由摄像头反馈给计算机控制处理.