烤燃温度对凝聚炸药热起爆临界温度影响的研究

为了研究凝聚炸药在不同热烤温度下的热分解情况及相应规律,文中采用以RDX为基的高能炸药,以1℃/min的升温速率并采用恒温控制技术,进行了不同温度下的热烤试验,利用FLUENT软件对不同温度下的热爆炸延滞期进行了数值模拟。结果表明,烤燃温度对凝聚炸药的热分解有重要影响,在1℃/min的升温速率条件下,当恒定温度达到178℃后,实验用高能炸药发生自加热反应,最终导致点火;随着炸药装药量的增加,炸药热起爆临界温度在逐渐降低。     

不同升温速率下模块装药慢速烤燃特性的数值模拟

为分析模块装药在外界热刺激下的热稳定性,开展了模块装药慢速烤燃特性的研究。建立模块装药慢速烤燃模型,在1.8 K/h、3.6 K/h和 7.2 K/h 3种升温速率下进行数值模拟计算。结果表明：在慢速烤燃条件下,升温速率较低（1.8 K/h、3.6 K/h）时,烤燃响应区域靠近中心传火管;升温速率较高（7.2 K/h）时,烤燃响应区域已不再靠近中心传火管的位置。由此可见,升温速率对模块装药着火时间和烤燃响应区域位置有较大的影响。随着升温速率的提高,着火时间变短,烤燃响应区域向单基药中心移动,烤燃响应区域由一个中心环形区域变成关于中心对称的两个环形区域,升温速率对烤燃响应区域的着火温度影响较小。     

不同升温速率下炸药烤燃模拟计算分析

为了研究不同升温速率条件下炸药热反应规律,建立了炸药烤燃模型,利用计算流体力学软件,对固黑铝炸药(GHL)在不同升温速率下的烤燃过程进行了数值模拟计算.采用Arrhenius定律描述炸药自热反应,根据在1 K·min-1升温速率下固黑铝炸药烤燃实验测量的温度-时间曲线,确定了固黑铝炸药的活化能和指前因子分别为180.2 kJ·mol-1和2.1674 s-1; 分别对3.3 K·h-1,1 K·min-1,3 K·min-1和10 K·min-1四种不同升温速率下固黑铝炸药烤燃过程进行了数值模拟计算分析.结果表明,升温速率对炸药点火时间和点火位置有很大影响.升温速率增大,炸药点火时间缩短,点火位置从炸药内部移向炸药边缘.升温速率对炸药点火温度影响很小,但慢速烤燃下炸药点火时的环境温度比快速烤燃低.     

爆炸箔起爆器热烤安全性研究

为了评估爆炸箔起爆器的热烤安全性,开展了以 HNS-Ⅳ为装药的爆炸箔起爆器的热烤试验研究.将爆炸箔起爆器放置在450℃环境中,得到了不同装药量的爆炸箔起爆器在450℃环境中的反应程度.试验结果表明:升温速度快的试样热烤反应时间短,反应程度比升温速度慢的试样剧烈;装药量越大,热烤反应程度越剧烈.同时,在试验结果的基础上分析了以 HNS-Ⅳ为装药的爆炸箔起爆器的热烤安全药量.     

微米级TATB在限制条件下的烤燃试验研究

为了获得TATB的烤燃响应特性,对TATB进行了限制条件下的程序升温烤燃试验。结果表明,随着升温速率的增加,TATB的起始反应温度大致呈现增大的趋势。3.3℃/h升温速率下的两种尺寸的TATB药柱只发生热分解反应,且反应后发现大量黑色残留物。在5℃/min和15℃/min条件下药柱发生燃烧或不完全燃烧反应,均没有发生爆炸现象。反应的剧烈程度随着装药量和升温速率的增加而增大。     

粒度对硝胺类炸药烤燃热感度的影响

为了探索硝胺类炸药的粒度对其烤燃热感度的影响,采用喷射细化法和滴加法,分别制备了三种粒度(亚微米、微米、数十微米)的黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、太安(PETN)粉末.采用扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪对样品进行了表征,并按照GJB772A -1997方法608.1在自制的慢烤装置中对其进行了烤燃(c...     

不同升温速率热作用下PBX-2炸药的响应规律

采用不同升温速率3,5,10,25,105℃.min-1分别对PBX-2炸药进行了烤燃试验,试验中用热电偶分别测试样品半径处和中心处的温度变化过程,通过冲击波超压测量分析了样品的反应程度,根据热分析和烤燃试验结果宏观上分析了PBX-2炸药在热作用下的响应规律。试验结果初步表明:热作用试验中PBX-2炸药随着升温速率升高反应程度降低。采用Arrhenius模型对PBX-2炸药在热作用下响应进行了数值模拟,模拟的炸药温度变化结果与试验测试结果基本一致。     

不同热通量下炸药烤燃的数值模拟

以固黑铝炸药为研究对象,针对炸药火烧的烤燃试验或可能受到意外热辐射的热安定性问题,建立了炸药热辐射的数值计算模型.采用计算流体力学软件ANSYS FLUENT,对几种不同的热通量104,105,106 W·m-2下固黑铝炸药的热点火规律进行了计算,得到了固黑铝炸药的点火时间、点火温度及点火位置.计算结果表明,随着热通量...     

烤燃弹热点火的LS-DYNA数值模拟研究

为了提高弹箭武器的可靠性,必须对其在一定热条件下的安全性进行评估。文中针对研究含能材料热安定性的烤燃试验,建立了烤燃弹的数值计算模型,利用LS-DYNA3D有限元程序中的热力耦合分析功能对烤燃弹在不同升温速率下的内部传热及炸药和壳体热膨胀的准静态过程进行了数值模拟,得到了炸药的点火时间、点火温度、点火位置以及炸药点火前壳体及炸药热膨胀的幅度、烤燃弹中的压力分布、等效应力及等效应变云图。结果表明,随着升温速率的提高,炸药的点火时间是逐渐缩短的,点火时壳体的温度是逐渐上升的;炸药的点火位置同时也是点火前装置中压力的最高点,装置中等效应力和等效应变的最大值出现在炸药中,与壳体相邻的圆柱环形区域。     

壳体参数对炸药快速烤燃响应的影响

对不同壳体直径与不同壳体约束的TNT与PBXN-109两种炸药进行了快速烤燃试验。试验结果显示:在固定壳体约束条件下,壳体直径对炸药烤燃响应无影响,炸药烤燃特性仅由炸药自身特性决定;不同壳体约束对炸药的烤燃响应有影响,随着壳体约束增强,炸药的快速烤燃等级增强;炸药的快速烤燃响应特性由炸药自身特性和壳体约束决定。     

铅、铜盐催化剂对DNTF炸药热分解及烤燃响应特性的影响

为提高3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)炸药热安全性,采用高压差示扫描量热仪(PDSC)、小型烤燃实验考察了水杨酸铅(PbSa)、水杨酸铜(CuSa)、2,4-二羟基苯甲酸铜(β-Cu)、邻苯二甲酸铜(Cu(PA)2)、氧化铜(CuO)等催化剂对DNTF烤燃响应特性以及1 MPa下热分解性能的影响。结果表明,CuSa、β-Cu、Cu(PA)2等有机铜盐催化剂可提高DNTF热分解速率,使其在1 MPa下分解峰温降低13.6℃以上,PbSa使DNTF分解峰温升高了3.1℃,同时二次分解剧烈程度更明显,CuO对DNTF热分解无影响;CuSa可使无约束条件的DNTF在1℃·min^-1下的烤燃响应温度由236.6℃降低为182.3℃,响应剧烈程度由爆炸改善为燃烧;少量CuSa可使强约束条件下的DNTF基混合炸药装药在1℃·min^-1下的烤燃响应温度降低2.4℃,响应剧烈程度由爆炸降低为燃烧,说明选择合适的有机铜盐催化剂可有效改善DNTF基炸药装药烤燃响应特性。     

含能材料放热分解反应体系热爆炸的临界温升速率估算式

从反应进度和反应体系能量变化的关系、热分解过渡到热爆炸的充分必要条件和非等温反应的动力学方程，导出了绝热、近似绝热、一级自催化和表观经验级数自催化分解反应体系热爆炸的临界温升速率(dT/dt)rb估算式。提出了估算(dT/dt)Tb值的相应方法。     

慢烤过程中热应力对HMX基含铝炸药装药响应特性的影响

为获得炸药装药在慢烤过程中热应力的变化规律,设计了一套热应力测试装置,获得了奥克托今(HMX)基含铝炸药装药在密闭约束条件下热应力随温度的变化曲线;通过调整烤燃弹内惰性包覆层与装药的体积比,改变慢烤过程中装药热应力的上升速率,研究了烤燃弹临界响应温度及其三种工况下的响应剧烈程度。结果表明,壳体的约束作用使得装药的热应力随着温度的上升而逐渐增大,根据热应力变化速率的差异,可将整个过程分为6个阶段,其影响因素依次为热膨胀、孔隙率下降、HMX晶型转变、HMX缓慢分解、部分小分子气体泄漏、HMX加速分解,当温度升至208℃时,热应力达到9.2 MPa,装药随即点火;在烤燃弹的装药表面增加热膨胀性较强的硅橡胶包覆层,则会加快装药热应力的增长速率,使得装药的临界点火温度下降,但不会改变装药响应的剧烈程度。     

athematic Expression of Kinetic Compensation Effect and Relationship between the Exothermic Decomposition Temperature and Critical Temperature of Thermal Explosion of Eighty-six Energetic Materials（英）

Ｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅ [1],ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｄａｔａ ( βｉ,Ｔｐｄｉ,ｉ =1,2 ,… ,ｎ)ｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ (ｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ (Ｅ)ａｎｄｐｒｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｃｏｎｓｔａｎｔ (Ａ) )ｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｅｉｇｈｔｙ ｓｉｘｅｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ (ＥＭ)ｗｅｒｅｒｅｐｏｒｔｅｄ .Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｉｎｆｏｒｍａ ｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅ…     

用热爆炸临界温度评价火药装药热安全性的试验方法

探索采用热爆炸临界温度(Tcr)评价火药装药热安全性的可行性及合适的试验条件和数据处理方法,研究了双基推进剂和改性双基推进剂的多种尺寸装药的热爆炸试验,获得了装药在一定温度下发生燃烧的延滞期及热爆炸临界温度。结果表明,可用热爆炸临界温度评价双基或改性双基推进剂不同装药体系的热安全性,最佳试样直径为20~25mm。延滞期采用10h和最低爆炸(燃烧)温度与最高不爆炸(燃烧)温度相差5℃的结束试验的假设条件对于双基或改性双基推进剂是合理的。采用lnr(半径)-Tcr拟合外推获得的Tcr值比文献报道的方法获得的Tcr值低。     

气动加热对空空导弹内部电路的温度影响分析

空空导弹弹体尾部组件所处位置特殊,工作环境严酷,本文基于Flo THERM建立该组件的热仿真模型并进行计算分析,以明确气动加热对弹体内部电路的温度影响程度,为保证元器件留有足够的温升余量提供数据支撑。结果表明,受试产品内部电路的温升相对滞后,而壳体温度峰值时间为内部电路温升迅速变化的分界点,且随自主飞时间的延长温升越为显著。     

水浴加热对乳化炸药爆炸威力的影响

为了研究高温炮孔对水浴防护下乳化炸药爆炸威力的影响,采用100℃水浴加热模拟高温炮孔中防护下乳化炸药的环境温度,通过水下爆炸实验计算得到水下爆炸参数。结果表明:乳化炸药的爆速、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能以及总能量随着水浴加热时间的增加而下降,其中乳化炸药比气泡能与总能量随着水浴加热时间增加呈近似线性降低,水浴加热时间增加对比气泡能占总能量的比例变化影响较小,其比例保持在65%左右。     

几种常用燃速催化剂对GAP基ETPE热分解的影响

采用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了三氧化二铁(Fe_2O_3)、氧化铜(CuO)、亚铬酸铜(Cr_2Cu_2O_5)、碳酸铅(PbCO_3)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)铅盐(NP)、柠檬酸铅(C_6H_5O_7Pb)、炭黑(CB)对聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)热分解性能的影响。结果表明:几种燃速催化剂主要对GAP基ETPE中叠氮基团热分解产生较大影响。其中,CuO和Cr_2Cu_2O_5使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温分别提前了21.9,13.6℃,Fe_2O_3、PbCO_3、C_6H_5O_7Pb、NP和CB使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温分别滞后了1.7,2.6,1.6,1.0,1.1℃;CuO、Cr_2Cu_2O_5、C_6H_5O_7Pb、CB使GAP基ETPE中叠氮基团表观分解热分别增加75.5,84,43.4,103.1J·g~(-1),Fe_2O_3、PbCO_3和NP使GAP基ETPE中叠氮基团表观分解热分别降低137.9,58.8,47.3J·g~(-1)。综合比较认为,CuO和Cr_2Cu_2O_5使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温提前,表观分解热增加,是催化GAP基ETPE热分解理想的燃速催化剂。     

几种常用燃速催化剂对P(BAMO/AMMO)含能粘合剂热分解性能的影响

用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了Cu O、Fe2O3、碳黑(CB)、Pb CO3、Bi2O3、(NH4)2Cr2O7对P(BAMO/AMMO)含能粘合剂热分解性能的影响。结果表明:6种催化剂使P(BAMO/AMMO)粘合剂的起始分解温度向低温方向移动,叠氮基团放热分解反应提前,促进了粘合剂放热分解反应,升温速率10℃·min-1时,CB和Pb CO3使粘合剂的起始分解温度分别向低温方向移动8.3℃和24.2℃。Cu O、Fe2O3、Pb CO3、(NH4)2Cr2O7使P(BAMO/AMMO)粘合剂中叠氮基团的表观分解热分别增加0.05,0.09,0.10,0.06 k J·g-1,而CB和Bi2O3使叠氮基团的表观分解热减小。