钨系延期药燃烧温度效应研究

为降低钨系延期药的燃烧温度效应,开展了相关的试验研究.结果表明:在一定的温度范围内(-50～50℃),钨系延期药燃速与环境温度属非简单的线性关系;在钨系延期药中添加少量导热率低、具有良好隔热性能的硅藻土可以降低其燃烧温度效应,提高延期药的延期精度.     

硅系延期药的共沉淀法制备及其性能

采用共沉淀法和手工混药法制备了硅系延期药,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X-射线粉末衍射(XRD)分析显示:在共沉淀过程中有BaSO4和(BaPb)SO4的生成,并实现了对硅粉Si和Pb3O4的部分包覆。在60 MPa压力下将一定量延期药和适量点火药装入外径为5 mm的铁制延期管内,采用光电法对延期时间进行测试,结果表明:共沉淀法制备的延期药的平均燃速为1.25 mm.s-1,手工混合制备的延期药的平均燃速为1.41 mm.s-1;共沉淀法制备的延期药的延期精度明显高于手工混制的,前者燃速的标准差0.073,后者的为0.25。     

硼系延期药燃烧特性分析

采用高速摄影技术对B/BaCrO4延期药的燃烧特性进行实验研究,结果表明:B/BaCrO4延期药的燃烧过程由一系列脉动燃烧组成,燃烧过程中存在明显的气体流动,并且生成熔融状液滴或层状燃烧产物;产物对气流的阻力作用导致燃烧表面处压力大于环境压力,达到固体产物强度时,产物剥离燃烧表面,并且随着气流流动;B含量为14%的B/BaCrO4延期药燃烧形成的层状物层厚为1.2 mm,剥离周期为17.8 ms;B含量为8%~16%时,B/BaCrO4延期药的燃速随着B含量的增加而增大。     

硼/氧化铜延期药的燃速与数值模拟

研究了硼/氧化铜延期药在环境温度为-50～70℃,硼含量为8.3%～20%范围内燃速的变化规律。结果表明:当硼含量为8.3%时,硼/氧化铜延期药不能完全燃烧,出现瞎火;在硼含量为11%～20%范围内,随着硼含量的增加,随硼含量增加,硼/氧化铜延期药的燃速增加。但是在硼含量为14%～18%的区间,硼/氧化铜延期药的燃速呈现出平台形式;环境温度升高,硼/氧化铜延期药的燃速也小幅增加。将硼/氧化铜延期药燃速的实验数据采用最小二乘法进行数值模拟,提出了硼/氧化铜延期药的燃速公式。     

发射药药型结构对燃速测试结果的影响

为了研究药型结构对发射药燃速测试结果的影响,以高能硝胺发射药为研究对象,采用密闭爆发器燃烧实验和数据处理的分析方法,研究了4种药型及其不同内孔长径比发射药的燃速特性及其变化规律;采用中止燃烧实验研究了发射药内孔长径比对侵蚀燃烧的影响,并与太根发射药对比研究了燃速特性对侵蚀燃烧的影响关系。结果表明,多孔药的燃速压力指数明显小于单孔药,在内孔长径比相同的条件下,随着发射药内孔数量的增加,正比式燃速系数减小,燃速压力指数减小;在药型相同的条件下,随着内孔长径比增大,发射药侵蚀燃烧现象加剧,正比式燃速系数增大,燃速压力指数减小;燃速较高的发射药,侵蚀燃烧现象对燃速参数测试结果的影响更大。     

管壳对长延期钨系延期药燃速的影响

为实现长时间延期,研究了管壳对钨系延期药延期时间的影响.研究结果表明:延期药的燃速随着延期体管壳材料导热系数的增加而增加,并且由热绝缘材料到导热材料,延期药的燃速明显加快,其影响机理是管壁对未燃药剂的预热作用;当延期体的管壳为同种导热材料时,延期药的燃速随延期管壁厚度的增加而减少,原因是管壁吸热较多导致延期药燃烧直径的减小.     

高过载对硼系延期药形貌特征及性能的影响

采用自由式霍普金森杆和扫描电镜(SEM),以针刺延期雷管和裸药柱为研究对象,对不同过载冲击下硼系延期药的形貌特征及性能变化规律进行了研究;并根据药剂形貌特征变化,分析了装药压力对硼系延期药耐高过载性能的影响。结果表明,过载冲击强度越大,延期药微观形貌受损越严重;延期药装药压力为100MPa时,过载冲击对组分微观形貌无影响,装药压力为400MPa时,过载冲击会破坏组分微观形貌,导致延期药燃速加快,精度变差。     

压力对钨/高氯酸钾／铬酸钡延期药燃烧特性的影响

对一些燃烧实验的燃烧残渣进行了分析，以说明压力对钨／高氯酸钾／铬酸钡延期药燃烧特性的影响。其结果如下。W／KClO4／BaCrO4延期药的线性燃烧速度随着外压的增加而增大，并且富含燃烧剂的组份燃烧速度较大。添加剂能够改变燃烧特性，并且随着组份的不同而具有不同的效果。由于钨氧化的增加，反应热和最大燃烧温度随着外压的增加而增加。从温度——时间关系曲线分析，加入硅藻土使延期药的热导率得到改善。     

纳米钨系延期药的研究

通过添加纳米钨粉,研究了钨粉粒度与级配对延期药燃烧速度的影响,以及纳米钨粉含量对延期药燃烧的可靠性影响.实验结果表明:在零氧平衡下,随着钨粉粒度减小,延期药燃速加快,有显著的线性对数关系,纳米钨粉对燃烧速度调节达毫秒级;当钨粉含量由30%降至15%时延期药仍能可靠燃烧,并且适合的粒度级配使燃烧速度有局部极大值出现.     

低燃速硅铁延期药

介绍了某导弹增程发动机内延期点火器用硅铁延期药的研制概况 ,阐述了延期药配方设计、燃速及其精度与材料粒度、粘合剂含量、混药方式、装药压力、点火能量的关系 ,同时对硅铁延期药燃烧反应机理进行了探讨。     

粘合剂对钨系延期药燃速的影响

为了研究粘合剂对钨系延期药燃速的影响,用硝化棉和聚四氟乙烯对相同配方的延期药分别进行造粒,测定了这两种延期药在常温(20℃)和高温(120,160,180℃)下的延期时间和燃速,结果表明,以硝化棉为粘合剂造粒的延期药(A)在上述温度下的平均燃速分别是以聚四氟乙烯为粘合剂造粒延期药(B)平均燃速的2.2倍、2.3倍、3.3倍和4.8倍,并且延期药B的燃速随温度升高而加快的幅度较小;延期药A在180℃的延期时间仅为常温的36%,延期药B在180℃的延期时间是常温的77%。     

发射药燃速压力指数变化规律的研究

为深入研究含黑索今(RDX)类硝胺发射药的燃烧性能,采用密闭爆发器燃烧实验和分段数据处理分析方法,研究了3种含RDX硝胺发射药的燃速压力指数变化规律,并与传统的单基发射药进行了对比分析。实验结果表明,在0.2 g.cm-3装填密度的实验条件下,单基药的燃速压力指数在50~100 MPa压力范围内为0.869,在150~217 MPa压力范围内为0.926,随压力升高有增大的趋势;而RDX硝胺发射药的燃速压力指数在低压下较大,尤其是RGD和JMZ配方在50~100 MPa压力范围内都明显大于1,但随压力升高而明显变小,并达到小于1的水平。另外,多孔粒状药的燃速压力指数明显小于单孔管状药。     

钨／高氯酸钾／铬酸钡延期药的燃烧机制

进行了热分析,燃烧残余物的分析和燃烧特性的测量,诸如燃烧速度或温度,以便于弄清钨、高氯酸钾、铬酸钡延期药的燃烧机制。钨、高氯酸钾、铬酸钡延期药的主要反应是高氯酸钾对钨的氧化。铬酸钡作为燃速调节剂,并且含量越少、燃烧速度越大。用于该项研究的三种类型的延期药展示出燃烧特性的变化。虽然化学计算的组份或富含氯化剂的组份燃烧热高,然而它的线性燃烧速度小。换句话说,燃烧热小的富含燃烧剂的组份比前者的线性燃烧速度大,说明延期药中有一小部分钨被氧化(低于10％)。从这些结果中,由该延期药的燃烧机制推导出表面燃烧机制。     

碳纳米管对钨系延期药延期时间的影响

制备了碳纳米管修饰的钨系延期药,用扫描电子显微镜对碳纳米管在延期药复合物中的分布状态进行了表征,并对不同加入量的碳纳米管对钨系延期药延期时间的影响进行了研究。结果表明:碳纳米管的加入明显提高了钨系延期药的燃速;另外,碳纳米管的加入能够改善钨系延期药的点火可靠性,在相同的制备和装药压力下,碳纳米管的加入能够使延期药可靠发火。     

铅丹-硅系延期药柱的燃烧传播特性

采用高速摄像技术研究了铅丹-硅系延期药柱燃烧传播的动态特性,计算了药柱在不同压药压强下的位移及传播速度。结果表明:点火阶段和喷火阶段发生在药柱端部的2~3mm内,在内部压力作用下,燃烧产物向端部未反应区移动,为不稳定燃烧阶段;稳定燃烧阶段主要分布在药柱的中段,为层状和脉动燃烧特性,在药柱层切向和径向方向同时发生,并随着燃烧传播的进行而加剧,传播速度加快,发光区由暗红变至发白且周围有蓝色火焰;增加压药压强,药柱密度增大,点火和喷火端总长度减小,稳定燃烧阶段的燃速平衡位置平稳增大,波动变小。     

药型尺寸对变燃速发射药燃烧渐增性的影响

采用经典密闭爆发器的方法,研究变燃速发射药的药型尺寸与燃烧渐增性的关系。分析了不同配方、药型尺寸变燃速发射药的燃烧实验p-t曲线、L-B曲线特征,得出了配方、药型尺寸对变燃速发射药的燃烧性能影响规律。研究结果表明:在变燃速发射药内外层配方和层厚度确定时,长径比对燃烧渐增性的影响较为明显,发射药药粒长径比越大,燃烧渐增性越好;对双层结构的变燃速发射药,在一定长径比范围内(1.5/1~2.0/1)适当增加阻燃层中高分子含量有利于改善燃烧渐增性。     

无烟XLDB推进剂燃烧性能研究(Ⅱ)

详细研究了不同铜盐(AD和BC)和炭黑对推进剂燃烧性能的影响.结果表明,适量AD([AD]＜φAD)使推进剂在3～20MPa压力范围内的燃速上升,压强指数分别降至0.39(3～5MPa),0.31(5～12MPa)和0.42(12～20MPa).含BC的推进剂在12～18MPa压力范围内比含AD的推进剂燃速高,压强指数低.熄火表面元素分析表明,BC和AD中的铜元素在推进剂燃烧表面的含量不同.通用炭黑对推进剂的燃烧性能无明显影响,乙炔和中超炭黑能改善推进剂在3～18MPa压力范围内的燃烧性能.炭黑含量增加,推进剂在3～20MPa压力范围内的燃速增加,压强指数降低.     

B/BaCrO_4延期药在导爆管雷管中的应用研究

通过对B/BaCrO_4延期药配方及混药方式进行研究,并结合我国工业雷管的实际应用方式,采用铅延期体结构把此延期药装配成导爆管雷管进行测时,考察其延期精度和延期时间;此外,对延期元件进行了0.5a的自然贮存试验,检验其贮存后延期时间与延期精度的稳定性.结果表明:B/BaCrO_4延期药燃速稳定、延期精度高、贮存性能好,在一定范围内,延期时间与延期元件的长度基本为线性关系.     

毫秒级Si-CuO-Cu2O延期药研究

本文介绍了毫秒级Si-CuO-Cu2O延期药的研制概况，阐述了该延期药的配方设计，并详细分析了该延期药的延期时间及其延期精度与成分配比、原材料粒度、粘合剂含量、混合均匀性、压药压力、装药次数、水分含量、点火能量和环境条件等的关系，同时对该延期药的燃烧反应机理进行了探讨。     

纳米Fe2O3对钨系延期药燃烧性能的影响

为了研究纳米Fe2O3对钨系延期药燃烧性能的影响,配制了0#(基药)、1#(外加2%普通Fe2O3)和2#(外加2%纳米Fe2O3)三组药剂进行燃速测试。结果表明,与0#相比,1#和2#的燃烧速度改变不大,但1#和2#的燃速标准差分别下降了29%和47%,相对误差分别下降了35%和51%。为了探索其中的原因,用TG-DTA对三组药剂进行测试,结果表明普通Fe2O3和纳米Fe2O3对钨系延期药热性能的影响相似,可以改变反应历程,降低发火温度约10℃,并能减少气体产物。