ETPE发射药等离子体点火的燃烧特性

为解决ETPE发射药点火延迟时间长及难点火的问题,用高功率脉冲电源通过等离子体发生器产生电弧等离子体点燃ETPE发射药,并研究了ETPE发射药在等离子体作用条件下的点火燃烧特性.结果表明,与常规点火方式相比,等离子体作用使ETPE发射药的燃速显著增强,点火延迟期缩短,点火的一致性改变.分析认为,等离子体高温高速射流的强作用使得RDX颗粒快速越过吸热熔融过程达到分解放热阶段,所以ETPE发射药点火延迟期缩短以及燃烧初期燃速提高.     

黏合剂和钝感RDX对ETPE发射药流变性能的影响

以不同Mn(数均相对分子质量)的ETPE(含能热塑性弹性体)为黏合剂、不同粒度的RDX(黑索今)为含能添加剂,制备了一种PBX(聚合物粘接炸药)——ETPE发射药。研究结果表明:ETPE发射药的表观黏度(η)随剪切应力和温度的升高而降低,较高的压力和温度有利于发射药的流动变形,加工温度以90~95℃为宜;当温度和RDX粒度相同时,ETPE的Mn越小,ETPE发射药的η越低;当温度和ETPE的Mn相同时,RDX的粒度越大,ETPE发射药的η越低。     

空气电弧等离子体作用下发射药的燃烧特性

为了研究发射药等离子体点火作用机理,用扫描电子显微镜研究了不同强度电弧放电等离子体揭示的3种制式发射药及新型ETPE发射药在等离子体作用后的燃烧表面变化规律,得到等离子体点火后发生燃烧反应的质量.结果表明,电弧等离子体输入电能对发射药的点火有着重要影响,随着输入电能的增加,参加反应的发射药质量逐渐增加.ETPE发射药燃烧表面与常规制式发射药燃烧表面有较大差别.发射药对电弧等离子体的相对敏感程度不同,双基发射药最强,ETPE发射药最弱.     

GAP-ETPE基发射药配方的能量特性分析

采用内能法计算了GAP含能热塑性弹性体(ETPE)为基的多个发射药配方的能量特性参数.结果表明,RDX/ETPE/A3发射药的火药力约为1 170 kJ/kg,用CL-20、TNAZ等替代配方中的RDX,火药力呈线性规律变化,并且能够得到1 300 kJ/kg以上的火药力.不同的含能增塑剂对配方的能量有很大的影响,含BTTN、BuNENA发射药配方具有很高的能量,RDX/ETPE/NC/BTTN(ETPE与NC的质量比为70∶30)发射药配方的火药力在较宽的范围内都可以达到1 200 kJ/kg.     

一种LOVA发射药燃烧残渣现象分析

针对点火模拟装置中某种LOVA发射药燃烧结束留有残渣的现象,将自制样品在常温和常压下进行环境燃烧试验、中止燃烧试验及SEM观察.归纳出残渣产生的原因,分析了LOVA发射药的燃烧规律和燃烧特性.结果表明,配方中RDX组分与含能黏结剂BAMO/AMMO聚合物体系的燃烧不同步性、以及该类发射药氧含量低是造成LOVA发射药燃烧...     

ETPE发射药表观黏度的实验研究

利用ARES应变流变仪测试了不同ETPE发射药配方的表观黏度,并对实验结果进行了数学处理,得到ETPE发射药不同配方的表观黏度与剪切应力关系式.结果表明,影响ETPE发射药表观黏度的主要因素是热塑性弹性体ETPE的相对分子质量、固体添加剂RDX的质量分数及其表面特性以及实验温度.用惰性材料处理RDX表面是调节ETPE发...     

含RDX高能太根发射药的热分解性能

运用TG和DSC方法,研究了RDX含量对太根发射药热分解性能的影响。结果表明：含RDX的高能太根发射药的热分解过程是分阶段完成的,第一阶段主要为硝酸酯的热分解,第二阶段主要为RDX的热分解。随着RDX含量增加,第一阶段放热量减少,第二阶段放热量增加。各阶段放热量和RDX含量成指数关系,热失重百分率与RDX含量成线性关系。试验结果为该发射药的应用提供了理论和实验基础。     

NGu对含RDX硝胺发射药燃烧性能的影响

为从微观的角度研究NGu对含RDX的硝胺发射药燃速压力指数改变的影响,采用改进的小型点火燃烧模拟装置,在35MPa左右对几种发射药进行低压中止燃烧实验.通过SEM电镜观察发射药在低压下燃烧的表面状况.结果表明,在硝胺发射药的燃烧过程中,NGu在燃烧表面形成较厚的熔融层,抑制了RDX的爆燃;RDX的爆燃与燃烧表面熔融层之间的"均衡状态"影响发射药燃速压力指数的变化,当RDX与NGu质量比小于1时,燃速压力指数明显降低;当RDX和NGu同时存在时,发射药的燃烧表面有针状晶体生成.     

含RDX高能硝胺发射药的热分解动力学补偿效应

为了解高能硝胺发射药的热分解特性和动力学补偿效应,用高压DSC测试了含5组16种发射药的热分解行为,通过Kissinger方程获得了双基药和含RDX高能硝胺发射药的热活化能(Ea)和指前因子(A),讨论了其动力学参数的补偿效应。结果表明,含RDX高能硝胺发射药配方中的NC/NG和RDX的热分解反应动力学参数间存在动力学补偿效应,说明NC/NG和RDX的热分解反应分别有各自不同的反应过程或者由各自不同的速度决定步骤,不受配方中其他组分的影响。     

RDX/POLY(BAMO-AMMO)基发射药的热分解与燃烧性能

采用差示扫描量热法(DSC)、热重法(TG-DTG)和密闭爆发器试验研究了RDX/POLY(BAMO-AMMO)基发射药在常压下的热分解与燃烧性能。结果表明,POLY(BAMO-AMMO)热分解反应过程可分为具有不同热效应的前后两个阶段:第一阶段为热效应突出的叠氮基团分解;第二阶段为热效应微弱的残余碳分子骨架热分解。RDX/POLY(BAMO-AMMO)基发射药的热分解过程表现为明显的RDX热分解属性,具有吸热和放热两个主要过程。RDX/POLY(BAMO-AMMO)基发射药的燃速压力指数大于1,且随RDX含量的增加而减小,燃速由RDX决定,并随其含量的增加而提高。     

发射药用聚二甲基丙烯酸乙二醇酯钝感包覆层性能研究

为研究高分子钝感发射药改变燃烧规律的机理，研究了其涂覆层的聚合条件。通过改变聚合方式、温度、时间、引发剂、聚合界面的方法，探讨了涂覆层的聚合工艺；通过材料试验机试验和热分解试验，研究了聚二甲基丙烯酸乙二醇酯（PEDMA）涂覆层在不同温度下的力学性能及其热分解规律。研究发现，采用合适的工艺可制得钝感发射药；PEDMA在单基药表面形成钝感层且存在过渡的互穿网络结构，涂覆层和基体药的力学性能受温度影响差别较大，这一特性是高分子钝感药温度系数低的原因之一。热分解研究表明，PEDMA钝感发射药改变了传统单基药的燃烧规律，具有延迟点火和变燃速的特点。     

Influence of carbon on combustion characteristics of Magnesium-Sodium Nitrate Propellant

Effect of addition of carbon in the form of graphite and carbolac on the combustion characteristics of Magnesium-Sodium nitrate propellant has been studied. Results indicated that the burning rate of the propellant increased significantly by the addition of graphite upto 2%. Thermal decomposition studies revealed that the graphite particles in addition to its absorption of thermal energy being an inert material react with the decomposed products of the sodium nitrate just above the burning surface of the propellant for the exothermic heat release. This heat release which is high at low concentration of graphite is seen causing high burning rate. Any further increase in graphite concentration beyound 2% reduces the burning rate as the thermal energy absorption exceeds the heat release at the burning surface. When carbon in the form of carbolac was used in the composition reactive species diffuse out prior to the sample ignition without participating in the combustion thus reduces the burning rate. The heat of reaction data supported the suggested mechanism.     

DB/AP系燃烧剂的设计与性能研究

设计了以双基(DB)推进剂、高氯酸铵(AP)为主要组分的燃烧剂,并加入金属可燃剂B、Mg、Al来调整燃烧剂的燃烧性能,采用全自动量热仪、数码摄像机、热电偶和TG-DSC测试了燃烧剂的燃烧热、燃速、火焰温度和热性能.结果表明,金属粉的加入可以提高燃烧剂的燃烧热、燃速和火焰温度,并可以改变其火焰结构;对于长距离、高沸点物质的引燃,3种金属粉中B粉的效果最佳,DB/AP/B的火焰温度可达1 070℃,火焰长度达25cm,其燃烧过程也更稳定,而DB/AP/Mg和DB/AP/Al在燃烧过程中产生大量的火星;AP和金属粉对DB推进剂的热分解没有影响.     

Energetics of AMMO

The thermal decomposition process and combustion wave structure of azide polymer were studied to determine the parameters which control the burning rate. The azide polymer studied was 3-azidomethyl-3-methyl oxetane (AMMO) which contains energetic –N₃ groups. From the experiments, it was found that the thermal decomposition process of AMMO consists of a two-stage weight loss process: the first-stage corresponds to an exothermic reaction which is caused by the scission of N-N₂ bond, and the second-stage corresponds to the decomposition of the remaining fragments. The burning rate of AMMO is approximately 50% of the burning rate of GAP propellant and is as high as that of conventional double base propellant. The heat feedback from gas phase to the burning surface increase with increasing pressure. The burning surface temperature and the heat of reaction at the surface decrease with increasing pressure.     

纳米ZnO立方体催化AP热分解及其在HTPE推进剂中的应用

为改善高氯酸铵(AP)的性能,从而改善复合固体推进剂的燃烧性能,采用AP辅助的金属有机骨架结构(MOF)热分解法合成纳米ZnO立方体催化剂(n-ZnO/cube);采用XRD、FESEM、TEM等对其形貌进行了表征,分析了其比表面积和孔径分布;采用TG-DTA分析了其对AP热分解的影响;将其加入到HTPE推进剂中,测试了其对推进剂工艺性能、安全性能、力学性能及燃烧性能的影响。结果表明,n-ZnO/cube催化剂具有大的比表面积(70.5m2/g)和大量的孔道结构,将AP热分解的高温分解峰从413℃降至279℃,放热量从584J/g增至1520J/g,分解活化能从151.1kJ/mol降至65.3kJ/mol;将质量分数2%的n-ZnO/cube加入到HTPE推进剂中,推进剂的燃速(20℃,6.86MPa)从12.01mm/s提高到16.16mm/s,工艺性能、安全性能、力学性能、燃速压强指数(0.42,20℃,3~16MPa)、燃速温度敏感系数(2.02×10^-3℃^-1,-55~70℃,6.86MPa)均未受到明显影响,表明纳米ZnO立方体结构对AP热分解表现出良好的催化性能,是HTPE推进剂的一种具有潜力的燃烧调节剂。     

乙二胺-三乙烯二胺高氯酸盐对高能发射药热分解反应的影响

为了研制一种具有高能高燃速特性的新型发射药,在含有CL-20的高能发射药配方基础上,添加适量高燃速功能材料乙二胺-三乙烯二胺高氯酸盐(SY);利用热重分析法(TG)、差示扫描量热法(DSC)和绝热加速量热仪(ARC)研究了高燃速功能材料SY对高能发射药热分解反应的影响,并计算对比了热分解过程的相关动力学参数。结果表明,高燃速功能材料SY可以明显加快发射药的质量损失速率,使最大质量损失速率提高了43%,主要促进了NC组分的热分解;添加质量分数3%的SY可使高能发射药的绝热分解终止温度由790.4提高到1305.7℃,提高了515.3℃,且最终放热量由1294.72增至2335.22J/g,增加了1040.50J/g,热分解反应更完全;SY的加入降低了高能发射药热分解反应的表观活化能,利用Kissinger法和Ozawa法求得的活化能分别降低40.5和38.5kJ/mol。     

Research on the Combustion Properties of Propellants with Low Content of Nano Metal Powders

A comparison of various experimental results for combustionrelated properties evaluation, including burning rates, deflagration heat, flame structures and thermal decomposition properties, of AP/RDX/Al/HTPB composite propellants containing nano metal powders is presented. The thermal behavior of n‐Al (nano grain size aluminum) and g‐Al (general grain size aluminum i.e., 10 μm) heated in air was also investigated by thermogravimetry. The burning rates results indicate that the usage of bimodal aluminum distribution with the ratio around 4 : 1 of n‐Al to g‐Al or the addition of 2% nano nickel powders (n‐Ni) will improve the burning behavior of the propellant, while the usage of grading aluminum powders with the ratio 1 : 1 of n‐Al to g‐Al will impair the combustion of the propellant. Results show that n‐Al and n‐Ni both have a lower heating capacity, lower ignition threshold and shorter combustion time than g‐Al. In addition n‐Al is inclined to burn in single particle form. And the thermal analysis results show that n‐Ni can catalyze the thermal decomposition of AP in the propellant. The results also confirm the high reactivity of n‐Al, which will lead to a lower reaction temperature and rather higher degree of reaction ratio as compared with g‐Al in air. All these factors will influence the combustion of propellants.     

铅盐催化剂对GAP少烟推进剂燃烧性能的影响

采用DSC研究了不同形貌的铅盐催化剂CH-Ⅰ和CH-Ⅱ对AP热分解行为的影响,获得了其热分解反应的动力学参数,并考察了催化剂对GAP少烟推进剂燃烧性能的影响。结果表明,铅盐催化剂能够降低AP的低温分解反应活化能,提高高温分解反应速率。在GAP少烟推进剂中,加入铅盐催化剂CH-Ⅰ和CH-Ⅱ,能够显著提高其高压下的燃速,15~25MPa内的压强指数分别由不加催化剂时的0.46降至0.35和0.34。AP的热分解行为与GAP少烟推进剂燃烧紧密相关。AP热分解反应的加快是推进剂燃速提升的主要原因,催化剂的催化活性与其形貌和粒度有关。催化剂CH-Ⅱ的催化效果优于催化剂CH-Ⅰ。