硝胺发射药燃速压力指数转折及其改善途径

综述了硝胺发射药燃烧方面的研究工作，从发射药配方研究角度总结了影响硝胺发射药燃速压力指数的一些基本因素，指出了改善硝胺发射药燃烧性能的一些有效途径；初步讨论了硝胺发射药燃烧改良剂的选择和使用。     

四种硝胺发射药燃烧规律研究

通过密闭爆发器恒压燃速仪对四种硝胺发射药在50～400MPa 压力范围的燃速测定,分析了它们的燃烧规律,发现在黑索今(RDX)基硝胺发射药中,除加入硝基胍作为燃速改良剂外,另一种化合物(二叠氮基乙基硝基胺)的加入。更有效地改善了黑索今基硝胺发射药 u-P 曲线转折的程度,并使压力指数控制在1.00左右。     

四种硝胺发射药燃烧规律研究

通过密闭爆发器恒压燃速仪对四种硝胺发射药在５０－４００ＭＰａ压力范围的燃速测定，分析了它们的燃烧规律，发现在黑索今基硝胺发射药中，除加入硝基胍作为燃速改良剂外，另一种化合物的加入。更有效地改善了黑索今基硝胺发射药ｕ－ｐ曲线转折的程度，并使压力指数控制在１。００左右。     

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FOX-7发射药的燃烧性能

采用常规密闭爆发器研究了含FOX-7硝胺发射药的燃速、压强指数和压强变化率。结果表明,随着样品中FOX-7含量的增加,发射药的点火延滞时间增加,燃速系数减小,燃速降低;其压强变化率的最大值及增长速率均降低。当燃烧压强小于150MPa时,FOX-7含量对发射药的压强指数没有影响,FOX-7改善发射药压强指数的能力不明显;随着燃烧压强的增加,含FOX-7发射药的压强指数降低,尤其当燃烧压强大于200MPa时,发射药的燃速压强指数显著降低。随着发射药中FOX-7含量的增加,其压强指数及燃速系数均降低,有利于发射药的稳定燃烧。     

高能量密度化合物CL-20、DNTF和ADN在高能发射药中的应用

为将高能量密度化合物在高能高燃速发射药中得到更好地应用,通过密闭爆发器、真空安定性试验,研究了3种高能量密度化合物CL-20、DNTF和ADN对高能硝胺发射药RGD7A相容性、能量、燃烧行为的影响.结果表明,CL-20和DNTF与硝胺发射药的相容性良好,能使硝胺发射药能量和密度提高;40～240 MPa下,含CL-20、DNTF硝胺发射药的燃速加快,燃速压力指数增大.     

新型高能高强度JMZ发射药的燃烧特性

为探索混合硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯黏合剂体系的新型发射药的燃烧性能,通过密闭爆发器常规实验和高压实验．研究分析了JMZ发射药在不同压力范围的燃烧特性。结果表明,JMZ发射药在低压下的燃速压力指数较大,具有高含量RDX硝胺发射药的共同特征,但在高压下的燃速压力指数逐渐变小,与制式发射药相当,在燃速压力指数的变化过程中不存在明显的转折现象。另外,JMZ发射药在起始阶段表现出了良好的燃烧渐增性,对身管武器的应用是十分有利的。     

高能硝胺发射药的膛内基本燃烧特征

针对高能硝胺发射药在静态下燃速压力指数大的特殊燃烧性能，通过３０ｍｍ高压模拟炮试验，采用与制式单基药相对比的研究分析方法，对高能硝胺发射药在火炮膛内条件下的基本燃烧特征进行了研究分析。     

高能硝胺发射药物的膛内基本燃烧特征

针对高能硝胺发射药在静态下燃速压力指数大的特殊燃烧性能，通过３０ｍｍ高压模拟炮试验，采用与制式单基药相对比的研究分析方法，对高能硝胺发射药在火炮膛内条件下的基本燃烧特征进行了研究分析。     

硝酸异丙酯对单基发射药燃烧性能的影响

为研究硝酸异丙酯对单基发射药燃烧性能的影响,用密闭爆发器测试了加入硝酸异丙酯后单基发射药的燃烧性能。通过分析p-t曲线,得到最大压力、燃烧时间、气体生成猛度、压力全冲量、火药已燃百分数、火药力和余容等燃烧特性参数以及燃烧速度与压力之间的关系。结果表明,硝酸异丙酯使发射药的燃烧速度加快,燃烧时间缩短,燃速系数增大,压力指数减小。     

叠氮硝酸酯对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响

研究了一种叠氮硝酸酯PDADN对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明添加叠氨酸酯是一种提高硝胺改性双基推进剂燃速与能量的切实可行途径。     

微气孔球扁药的常压燃烧特征

为了解由化学发泡工艺制备的单基微气孔球扁药的常压燃烧特征,用靶线法测量并分析装填成药柱的微气孔球扁药试样的表观质量燃速随堆积密度、平均粒径、装填条件及发射药初温的变化特征。结果表明,随着试样堆积密度的降低。单基微气孔球扁药的质量燃速逐渐增加,随试样装药直径和球扁药粒径增大,质量燃速显著提高;质量燃速对试样初温敏感,当初温由288K提高到332K时,质量燃速提高了4．5倍以上;装填药粒用的壳体材料和药粒装填高度对传火速度的影响不显著。     

Influence of Particle Size on the Combustion of CL‐20/HTPB Propellants

The effect of nitramine particle size on the combustion behavior of inert binder based propellants has been extensively studied for RDX and HMX, but not CL‐20. Although materials such as RDX and HMX are useful for particular combustion applications, CL‐20 has a greater potential to improve the oxygen balance and energy density of a propellant. The current work investigates the effect of CL‐20 particle size on the combustion of CL‐20/HTPB propellants down to submicrometer sizes. An influence of particle size on the burning rate and combustion mechanism is reported. The 30 micrometer formulation burning rate data showed evidence of convective burning specifically at higher pressures, but the pressure dependence was comparable to neat CL‐20 at pressures below 8 MPa. A change in the combustion mechanism of the submicrometer formulation as a function of pressure was determined to be a result of the interaction of the propellant flame and the combustion residue. Data suggested that at low pressures diffusion in terms of active cooling was dominant for the submicrometer formulation. Higher pressure data for both the submicrometer and 3 micrometer formulations suggest the degree of active cooling is decreased as the burning rate pressure exponent is near 0.5 for both propellants. The indirect evidence for the presence of a melt layer for CL‐20 propellants is discussed.     

Theoretical Analysis of Plasma Enhancement of Propellant Burning Rate

A theoretical model of the combustion of a nitramine solid propellant in the presence of a plasma jet is proposed. Unlike standard double‐base compositions, nitramine propellants exhibit experimental evidence that plasma induces a burning rate enhancement. The model is based on heat transfer considerations and proposes a closed‐form solution of the enhancement of the propellant burning rate as a function of the thermophysical parameters of the system. The model provides a good qualitative agreement with experimental results.     

多基发射药燃烧性能的调节与优化

介绍了近来提出的多基发射药燃烧模型，利用其计算方法计算了多基发射药的化学组成对燃烧性能的影响；从化学结构和化学反应的层次分析了硝胺发射药燃速－压力曲线转折和某一压力范围内压力指数大于１的原因；从化学组成的角度出发提出了多基发射药燃烧性能优化设计的一些基本原则。     

Burning Rate – Pressure Relationship of NG‐PE‐PCP‐based High Energy Propellants

Nitramines are known to produce lower burning rates and higher pressure exponent (η) values. Studies on the burning rate and combustion behavior of advanced high‐energy NG/PE‐PCP/HMX/AP/Al based solid propellant processed by slurry cast route were carried out using varying percentages of HMX and AP. It was observed that propellant compositions containing only AP and Al loaded (total solids 75 %) in NG plasticized PE‐PCP binder produce comparatively lower pressure exponent (η) values similar to AP‐Al filled HTPB based composite propellants. However, energetic propellants containing high level of nitramine (40–60 %) produce high pressure exponent (0.8–0.9) values in the same pressure range. Incorporation of fine particle size AP (ca. 6 μm) and change in its concentration in the propellant composition reduces η value marginally and influences the burning rate. However, such compositions have higher friction sensitivity.     

化学结构对平台推进剂催化燃烧性能影响的理论分析

利用建立的以准一维气相反应流为基础的推进剂稳态燃烧模型,计算了推进剂配方组成对催化燃烧性能的影响,从化学结构的角度分析了平台燃烧的影响因素。由此解释了平台燃烧全过程的化学本质和推进剂燃速压强指数的化学本质,提出了平台推进剂配方和燃速优化设计的原则,为燃速和燃速压强指数的调节提供了理论依据,其结论与国内外实践结果相一致。