胶黏固结发射药的燃烧性能

以变燃速发射药为基体,用含能胶黏剂对其药粒表面微胶化处理,压实固结,制成胶黏固结整体变燃速发射药,解决固结装药的燃烧渐增性问题。将高装填密度和变燃速发射药的燃速渐增特性结合在一起,可有效控制高装填密度发射药的燃气释放。由密闭爆发器实验得出变燃速发射药和胶黏固结药的p-t和L-B曲线,并对两种发射药曲线进行对比分析。结果表明,胶黏固结发射药基本保持变燃速发射药的高燃烧渐增性,具有高装填密度和燃烧再现性。     

基于相对压力冲量的火药能量释放规律

为了研究火药实际能量的释放规律,通过对几何燃烧模型的分析和修正,建立了相对压力冲量形式的修正模型,并在不同装填密度、不同类型的火药和定容、变容条件下进行了理论和实验分析.结果表明,修正模型更好地体现了火药实际能量的释放规律,说明修正模型所建立的理论及处理方案是合理的.     

阻燃剂包覆药与常规火药混合物的密闭爆发器燃烧试验及数值计算

采用高分子阻燃材料对多孔火药表面进行包覆处理,将包覆药与常规火药混合装填在密闭爆发器内进行点火燃烧实验,通过测量爆发器内火药燃气的压力变化规律来研究包覆药的延迟燃烧特性.建立了一个包含火药燃气与包覆层之间传热传质过程的火药延迟燃烧数学模型,并对包覆药的延迟燃烧过程进行了数值计算.结果表明,包覆药的延迟燃烧时间随着燃气压...     

定容条件下火药实际燃烧规律的数值模拟

为研究火药的实际燃烧规律,建立了定容条件下火药燃烧的修正数学模型,分析了火药实际弧厚的分布及变化、点火不同步和燃速系数变化等因素对火药实际燃烧规律的影响.在此基础上,用考虑综合因素的修正数学模型对定容条件下火药的实际燃烧过程进行了模拟,计算值与实验结果具有较好的一致性,说明修正模型所建立的假设及处理方案是合理的.     

定容条件下火药实际燃烧规律的数值模拟

为研究火药的实际燃烧规律,建立了定容条件下火药燃烧的修正数学模型,分析了火药实际弧厚的分布及变化、点火不同步和燃速系数变化等因素对火药实际燃烧规律的影响。在此基础上,用考虑综合因素的修正数学模型对定容条件下火药的实际燃烧过程进行了模拟,计算值与实验结果具有较好的一致性,说明修正模型所建立的假设及处理方案是合理的。     

装填密度对发射药燃烧性能影响探究

以硝化棉为点火药,点火压力为9.8 MPa,编号为1~#、2~#、3~#、4#四种发射药为研究对象,采用密闭爆发器实验测试方法,研究装填密度的改变对发射药燃烧性能的影响。研究表明:随着装填密度的升高,最大压力和燃烧速度均增大;装填密度越大,基于L-B曲线的燃烧渐增性越好;四种发射药基于ψ-I/I'K曲线的燃烧渐增性强弱顺序为2~#1~#3~#4~#。     

发射药在不同装填条件下燃气生成规律的分析

为了研究发射药燃气的实际释放规律,以发射药的燃气生成猛度作为基本参量,对发射药燃气生成猛度在不同条件下的变化规律进行理论分析,并结合密闭爆发器和内弹道数据,绘制和分析不同情况下的Г–ψ曲线,得到在不同装填密度、不同类型的火药和定容、变容条件下,发射药实际燃烧的变化规律。     

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。     

多层发射药的燃烧特性

利用已建立的圆环状多层发射药燃烧模型得到多层发射药的理论燃烧猛度Γ-Ψ曲线,并通过密闭爆发器实验测试了不同结构的多层发射药的静态燃烧性能,讨论了结构对多层发射药燃烧渐增性的影响。结果表明,火药燃去量处于0.2~0.8时,实验L-B曲线与理论Γ-Ψ曲线之间有着相同的变化趋势;过大(或过小)的内外层燃速比K和缓燃层厚度比X均对多层发射药的燃烧渐增性不利,只有在合理的范围里选择,多层发射药的燃烧渐增性才会呈现增强的趋势;随着药片宽厚比W的增大,多层发射药表现出恒面燃烧的特征,燃烧渐增性变佳。     

新型高能叠氮硝胺发射药高压燃烧稳定性研究

为了研究高能发射药膛内燃烧规律,通过半溶剂法制备了一种火药力高达1240J/g的新型高能叠氮硝胺发射药(ADR),采用高压密闭爆发器和30mm高压模拟试验装置,分别研究了不同温度下ADR发射药定容高压燃烧性能和装填密度、温度以及石墨光泽处理对ADR发射药膛内高压燃烧稳定性的影响。结果表明,不同温度条件下(-40、20和50℃)ADR发射药静态及动态燃烧性能稳定性良好,燃烧过程无异常;随着温度的增加,ADR发射药点火性能提高,增加了膛内燃烧稳定性;装填密度0.48~0.64g/cm³范围内,随着装填密度的增加,ADR发射药膛内压力波强度逐渐增加,但增长幅度减小;对发射药进行石墨光泽处理,增加了ADR发射药起始缓燃效果,使不同温度下膛内压力波强度明显降低;与RGD7发射药相比,ADR发射药火药力较高,爆温较低,发射装药膛内高压燃烧稳定性相当,在高膛压环境中应用前景较好。     

等离子体对发射药烧蚀作用的机理研究(英文)

为了研究等离子体对发射药的点火燃烧作用机理,在Keidar教授处理烧蚀问题的双层动力学模型基础上,建立了用于描述等离子体对发射药烧蚀作用的物理模型和数学模型。研究了等离子体对SF-3发射药、GR5发射药及新型ETPE发射药的烧蚀作用,利用所获得的电弧等离子体特性参数与发射药的特性参数对烧蚀质量进行了数值模拟。结果表明,在较低的电弧等离子体能量作用下,理论计算结果与实验结果具有较好的一致性,所建立的模型能够反映等离子体对发射药的烧蚀作用过程。随着等离子体能量的升高,理论计算结果与实验结果之间的偏差逐渐加大,反应作用因素影响增强。3种类型发射药中,ETPE发射药对电弧等离子体的敏感程度最弱,SF-3发射药对电弧等离子体的敏感程度最强。     

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.     

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.     

On the Mechanism of Energy Transfer in the Plasma‐Propellant Interaction

A coupled plasma sheath/ablation model is developed for electrothermal chemical gun applications. By combining a commonly employed collisional sheath model with a previous ablation model, the convective heat flux as a function of time to the propellant bed is determined for two potential electrothermal chemical gun propellants, XM39 and JA2. It is found that the convective heat flux varies smoothly from a nearly collisionless to a fully collisional regime over the short duration of the plasma pulse. The possibility of determining an accurate estimate of the amount of heat flux to the propellant bed due to radiation from the bulk plasma presents itself.     

Multivariate Calibration of Semi‐Synthetic Data Sets: Gun Powder Analysis

Quantitative analysis of multi‐component mixtures such as propellant powders is not trivial since it usually requires separation of the mixture constituents. Multivariate calibration combined to the use of semi‐synthetic data sets can eliminate the need for standard solutions preparation, and therefore allow the rapid determination of mixtures provided no intermolecular interactions occur in the systems. Multivariate compositional analyses of FTIR spectra of low‐vulnerability (LOVA), high‐energy low‐vulnerability (HELOVA) and energetic thermoplastic elastomer (ETPE) propellant powder systems were performed using the partial least‐squares (PLS) regression algorithm. All constituents except ethyl centralite (EC) were quantified. Concentrations were predicted within 1% error for the major component (1,3,5‐trinitro‐1,3,5‐triazacyclohexane or RDX), and within 5% error for the minor components (between 12 and 2% nominally by weight). LOVA, HELOVA, and ETPE gun powder samples concentrations were estimated and compared to expected compositions.     

Effect of electrical/chemical energy input on the Interior Ballistics of an Electrothermal Chemical Gun

Recent studies have clearly indicated that an electothermal chemical (ETC) gun provides many advantages over solid and liquid propellant guns. However, the interior ballistic process of an ETC gun has not yet been fully investigated. Specifically, the effects of the energy ratio between the electrical and chemical energy input on gun performance is not well understood. Nor is it known exactly how chemical energy is converted to propulsive energy during the ETC gun event. In view of this, a comprehensive theoretical model taking into full account electrical/chemical energy input, liquid entrainment process, distribution of dispersed droplets, and liquid propellant combustion, is developed to simulate the interior ballistics of an ETC gun. Governing equations are formulated from first principles for five different regions, including the gas phase (i.e., Taylor cavity), working fluid (i.e., liquid propellant), dispersed droplets, projectile, and plasma generation cartridge (PGC). Various energy ratios with two different PFN discharge characteristics are employed to evaluate ETC gun performance. Results indicate that the gun champer pressure, muzzle velocity, and ballistic efficiency depend strongly on the energy ratio. The electrical energy input and chemical energy release processes show unequal influence on the gun performance over different stages of ETC gun event. The predicted time history of the breech presure is compared with the measured breech pressur available in the literature. The results show that shapes of the breech pressure-time traces and values of the peak pressure predicted by the present model agree reasonably well with the experimental data.     

ETPE发射药的热分解特性与燃烧机理

通过DSC、PDSC分析了点火延迟时间长及难点火ETPE发射药燃烧过程中的热分解特性。用中止燃烧实验装置、SEM电镜观察研究了ETPE发射药燃烧表面的形貌变化及燃烧规律。结果表明,ETPE发射药热分解过程主要由其配方中含能添加剂RDX的热分解过程决定,RDX组分与含能黏结剂BAMO/AMMO聚合物体系之间的燃烧不同步性是造成ETPE发射药点火燃烧性能不佳的主要原因。根据ETPE发射药燃烧过程的特点,归纳出该类发射药的燃烧机理。