NC体系发射药烤燃点火的响应特性

选用制式的硝化棉(NC)体系发射药进行了烤燃试验,研究了NC体系发射药的配方组成对烤燃作用下的自点火温度和燃烧性能的影响。结果表明,NC体系发射药的配方组分对烤燃响应的自点火温度和燃烧性能影响明显,随着烤燃温度上升,NC体系发射药烤燃响应时经历了热分解—点火燃烧—冲破约束强度造成剧烈响应的过程。单基药中NC的自热反应和硝胺发射药中RDX的气相燃爆反应使得发射药迅速完成热分解到燃烧反应的转变,压力增长速度较快;单基药的自点火温度约为157.5 ℃,增加较低温度开始分解的NG和增塑剂TEGDN提前了发射药的自点火温度;发射药烤燃点火后,压力增长速率与发射药配方组成和弧厚有明显关系,与烤燃响应类型和冲击压力规律相符;增加弧厚对发射药烤燃作用下的热分解无影响,降低了点火后压力的上升速率,有利于降低发射药烤燃响应剧烈程度。     

熔铸载体2,4-二硝基苯甲醚的热安全性研究

为全面了解2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)的热安全性,通过分子结构分析和DSC对DNAN的理化特性进行研究;并采用自行设计的热感度试验装置和1L烤燃试验装置,分析炸药在220、230℃和240℃等不同温度下的烤燃响应情况,观察了炸药在大尺寸烤燃过程中的变化情况;采用公斤级低易损性试验验证了DNAN基熔铸炸药的安全性。结果表明,DNAN分子结构稳定,在365.1℃发生热分解反应,5 s爆发点为374.1℃,活化能为215.0 kJ/mol;DNAN的烤燃过程经历4个阶段,分别为固-液相变阶段、慢速分解阶段、快速分解阶段和喷发及点火阶段;DNAN炸药良好的热安全性使DNAN基熔铸炸药在热刺激作用下反应温和,为其在低易损炸药上的应用奠定了基础。     

新型隔热弹衣材料热防护效应研究

基于烤燃试验和数值计算研究了一种新型隔热弹衣材料的热防护性能。通过包覆隔热弹衣无装药试验件烤燃试验获得了新型隔热弹衣材料的热防护效果,基于试验结果通过数值计算获得了新型隔热弹衣材料的热物理参数,基于此开展新型隔热弹衣材料热防护性能分析,数值计算结果表明新型隔热弹衣材料热防护效果显著,可有效延迟装药热点火反应时间,为火灾环境条件下的弹药救援处置赢得时间。     

不同尺寸装药烤燃特性的数值模拟研究

为研究装药尺寸和升温速率对装药烤燃的点火位置、点火温度和点火时间的影响,该文利用有限元商业软件LS-DYNA对不同尺寸装药在不同升温速率热环境下的烤燃特性进行数值模拟研究。研究发现,不同升温速率下,装药烤燃时的点火位置随着装药直径的增加其变化路径相似,均是从装药中心沿着中心轴向两端移动,在距离上下端约1/4处离开中心轴,沿着近似直线向边缘移动。不同升温速率下,装药的点火温度和点火时间均随着装药直径的增大先减小后增大,存在一个最小值。装药直径不变时,装药的点火温度均随着升温速率的增大而增大,装药的点火时间随着升温速率的增大而缩短。     

提高新型高能发射药力学性能研究

采用压缩法和简支梁法测试手段,研究了硝化棉的含氮量对新型高能发射药力学性能的影响规律。试验结果表明,在-40℃时,硝化棉含氮量为12.6%的新型高能发射药的力学性能优于硝化棉含氮量为12.8%的发射药。通过SEM电镜观察发射药燃烧的表面状况,在新型高能发射药的燃烧过程中,发射药燃烧表面形成熔融层对发射药燃面的变化有较大的影响。     

新型压装含铝炸药应用于大口径榴弹发射安全性模拟研究

利用大落锤模拟加载装置,模拟大口径榴弹发射时炸药装药所受的主要应力特性,对新型压装含铝炸药无宏观装药疵病条件进行了膛内应力响应数值计算及模拟实验研究。结果表明,在模拟大口径火炮膛压轴向加载曲线的刺激下,新型高能压装含铝炸药未发生燃烧爆炸反应;在模拟强化加载刺激下,新型压装含铝炸药在2倍最大膛压的模拟加载下是安全的,显示新型高能压装含铝炸药具有较好的安全性能,具备在大中口径弹药中推广应用的基础。     

加速老化作用下发射药的内弹道性能研究

为研究发射药内弹道性能随着储存时间增长的变化,通过高温加速老化试验的方法模拟得到不同储存时间的发射药。利用密闭爆发器装置对不同老化时间下的11/7发射药、7/14发射药的内弹道参数进行测试,得到发射药燃烧过程中压强随时间以及燃速随压强的变化过程。试验结果表明随着老化时间的增长,发射药的最大膛压越高;发射药老化时间越长,在相同的压强下发射药燃速越大。但是不同老化时间发射药的最大膛压值及燃烧值相差幅度不大。     

基于燃气生成速率比的发射药破碎程度 定量表征方法

为定量表征发射药的破碎程度，引入了燃气生成速率比的概念。通过理论推导,得出燃气生成速率比即为破碎发射装药与相应未破碎发射装药的燃烧表面积比。提出采用破碎发射药燃烧前期的燃气生成速率比的平均值来定量表征发射药的破碎程度。对标准发射药、大块发射药、小块发射药和粉末发射药进行了密闭爆发器试验，获得了不同发射药的p-t曲线，数据处理得到不同发射药破碎程度的量化值。结果表明，基于燃气生成速率比的发射药破碎程度定量表征方法是可行的。     

改性硝基胍装药快烤响应特性研究

为了研究改性后的硝基胍装药在生产、储存、运输和使用过程中因意外爆燃而产生的响应特性,采用温度采集仪记录了火灾刺激条件下硝基胍的火球温度变化规律,通过压力测试系统测量了反应过程的冲击波压力,使用热辐射测试系统测量了爆炸火球的热通量,通过Baker公式计算了火球的理论热通量。结果表明:第1发快烤点火后108 s样品发生反应,最高温度为894.3 ℃;第2发快烤点火后142 s样品发生反应,最高温度为960.7 ℃;两发快烤反应持续时间均约为2 s,响应等级均为爆燃。分析快烤响应过程中的冲击波、破片、热辐射毁伤效应发现,热辐射是硝基胍遭受火灾刺激的主要毁伤形式。对比两发快烤及不同距离处的热通量发现,测量值与理论值的规律一致。     

高燃速功能材料对高能发射药性能的影响

为了研究一种具有高能、高燃速特性的新型发射药,在高能发射药的配方体系中添加了两种高燃速功能材料乙二胺-三乙烯二胺高氯酸盐(SY)和硝酸肼镍(NHN)。利用密闭爆发器试验研究高燃速功能材料对高能发射药燃速特性的影响规律,并考察其对高能、高燃速发射药综合性能的影响。采用中止燃烧试验和SEM探索了燃速提高的机理。结果表明,添加质量分数3%的SY或NHN可以有效地提高发射药的燃速,使燃速分别提高了31.8%、17.8%,SY对燃速的提高效果更为显著;高能、高燃速发射药的火药力为1 200 J/g左右,具有较高的能量特性;在20 ℃和－40 ℃下,NDCS-02(含SY)的抗冲强度分别为73.89 kJ/m²和7.12 kJ/m²,NDCN-02(含NHN)的抗冲击强度分别为未断和6.60 kJ/m²,力学性能优良;NDCS-02和NDCN-02的撞击感度分别为19.0、22.4 cm,摩擦感度分别为84%、90%,都可以满足应用要求;NDCS-02和NDCN-02化学安定性测试的放气量分别为1.15、1.79 mL/g,安定性较好。中止燃烧试验和SEM的测试结果表明,高燃速功能材料先于发射药基体燃烧,使燃烧过程中燃面增加,从而提高燃速。     

快/慢烤试验中复合推进剂内部温度场的分布

为了研究不同烤燃条件下复合推进剂(PBT/HMX/Al/AP/BU)的响应特性,采用DSC研究了复合推进剂及单组分的热分解特性。复合推进剂的初始分解温度为187.27℃,单组分中BU初始分解温度最低,为192.95℃,表明复合推进剂的热分解过程是从BU开始;分别测量了在快/慢烤试验中,复合推进剂内部温度的变化。结果表明:1)快烤试验中,样品内部温度分布极不均匀。点火90 s后,样品发生反应,此时样品中心的温度为85℃,钢管端盖破裂,样品发生燃烧反应。2)慢烤试验中,样品内部温度分布均匀,几乎无温度差,样品发生反应时,样品内部温度与环境温度均为133℃,试验后样品钢管完全破碎,样品发生了爆轰。由此可见,慢烤试验中,由于样品内部温度分布均匀,发生反应时,大部分样品都处于临界反应温度,一旦激发,破坏效应比快烤试验更严重。     

高能发射药动态力学强度的影响因素研究?

对19孔的高能发射药进行落锤撞击试验,观测药粒撞击损伤状态以及F-t曲线,研究药粒受力方向、撞击能以及温度等对高能发射药动态力学强度的影响。结果表明,改变受力方向,裂纹和破碎均在沿发射药的轴线方向上出现,表明发射药力学强度的各向异性;因为受径向撞击作用时,发射药粒易于破碎,故装药设计时,可使发射药的主要受力方向为轴向排布,可有效防止发射药的撞击破碎。随着撞击能提高,发射药的损伤百分数增加,F-t曲线上峰值逐渐增大,增大的幅度不断减小。随着温度升高,F-t曲线峰值由25.0 k N降为5.8 k N,脉宽由1.6 ms增加至5.1 ms,发射药的响应情况由脆性断裂逐渐转变为塑性形变。     

Numerical simulation of impact breakage of gun propellant charge

Fragmentation of gun charge bed is the basic reason of bore burst. Fragmentation dynamics of charge bed is the kernel content of launch safety. In order to simulate fragmentation of propellant bed, there is a need to obtain the packing structure of propellant bed at first. In this paper, the packing process of propellant bed under gravity is simulated, and the close-grained structure of propellant bed is achieved. Then, the 3D discrete element model of propellant bed is presented and the numerical analysis code, which can simulate impact fragmentation behavior of propellant grains, is developed. The fragmentation process of propellant bed under an impact load is calculated by the code, and the entire failure process of propellant grains is presented. Furthermore, the results obtained from simulations are in acceptable agreements with experiment observations, which indicates the accuracy of the computational model.     

CL-20基压装型温压炸药的设计及性能研究

为了提高六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基温压炸药的能量水平和安全性能,通过分析温压炸药爆炸反应历程,开展了CL-20基压装型温压炸药的设计及性能研究。结果表明:CL-20基压装型温压炸药装药密度2.015 g/cm³、爆热8 361 kJ/kg、爆速7 815 m/s,30 kg炸药爆炸时在远场12 m处的冲击波超压可对人员达到中度以上的毁伤;且其撞击感度8%,摩擦感度24%;在慢速烤燃、快速烤燃、12.7 mm子弹撞击试验中,炸药响应等级均为燃烧反应,爆轰性能和安全性能优异。     

环切杆状发射装药的点传火试验研究

针对环切杆状发射药装药,设计了两种点传火方案进行试验验证:方案1#是中心传火管;方案2#是在中心传火管上端增加一个点火药包,以便加强弹丸底部装药的点火。通过100 mm火炮弹道试验负压差的分析,两种点传火方案均能满足点传火技术要求,方案2#负压差较方案1#负压差小,射击安全性提高。对点火延迟时间的分析发现,点火延迟时间越短,起始燃气生成速率越高,越易生成较大的压力波。     

HMX based enhanced energy LOVA gun propellant

Efforts to develop gun propellants with low vulnerability have recently been focused on enhancing the energy with a further improvement in its sensitivity characteristics. These propellants not only prevent catastrophic disasters due to unplanned initiation of currently used gun propellants (based on nitrate esters) but also realize enhanced energy levels to increase the muzzle velocity of the projectiles. Now, in order to replace nitroglycerine, which is highly sensitive to friction and impact, nitramines meet the requirements as they offer superior energy due to positive heat of formation, typical stoichiometry with higher decomposition temperatures and also owing to negative oxygen balance are less sensitive than stoichiometrically balanced NG. RDX has been widely reported for use in LOVA propellant. In this paper we have made an effort to present the work on scantily reported nitramine HMX based LOVA gun propellant while incorporating energetic plasticizer glycidyl azide polymer to enhance the energy level. HMX is known to be thermally stable at higher temperature than RDX and also proved to be less vulnerable to small scale shaped charge jet attack as its decomposition temperature is 270 degrees C. HMX also offers improved impulse due to its superior heat of formation (+17 kcal/mol) as compared to RDX (+14 kcal/mol). It has also been reported that a break point will not appear until 35,000 psi for propellant comprising of 5 microm HMX. Since no work has been reported in open literature regarding replacement of RDX by HMX, the present studies were carried out.     

含发射药震源药柱研制

研制含单基药、双基药的高爆速震源药柱,并对其制造工艺进行了研究.讨论该震源药柱高爆速产生的机理,研究了炸药的配比、炸药的密度对震源药柱性能的影响,测试了震源药柱的各项性能指标.结果表明,该震源药柱制造工艺简单、密度高,各项性能优于国标高爆速震源药柱指标.为处理废弃发射药、充分利用废弃高含能材料开辟了一条新的途径.