变燃速发射药的研究进展

综述了变燃速发射药的种类、性能及应用研究现状,指出发射药钝感包覆技术中表面钝感剂与包覆层的分布及迁移控制问题是该技术的关键。管状变燃速发射药由于制备工艺易于实现、能量性能较优而被广泛使用。分析了国内在变燃速发射药的种类、制备工艺及应用等方面存在的差距,并提出了建议。     

片状变燃速发射药燃烧性能的数值计算

为研究包覆方式对片状发射药燃烧性能的影响,建立了不同包覆方式下多层片状发射药的物理模型,并推导了形状函数和燃气生成猛度表达式,利用Matlab软件对不同的宽厚比、长厚比及多层结构的片状发射药进行了数值计算;制备了不同长厚比的片状变燃速发射药,并进行了密闭爆发器实验。结果表明,四面包覆和全包覆可以很好地消除临界宽厚比对片状发射药燃烧性能的影响;与两面包覆的片状发射药相比,四面包覆和全包覆的片状发射药能够延缓内层药减面燃烧的时间,其燃气生成猛度的阶跃程度分别提高了1.17%和1.23%,呈现出良好的燃烧渐增性。     

变燃速发射药的低温感性能

根据银纹厚度随温度的变化,改变火药燃烧面和建立一个补偿系统,使变燃速发射药具有低温度系数。通过扫描电镜观察变燃速发射药的微观结构,观察到外层的银纹和银纹厚度随温度的变化情况;通过密闭爆发器实验,对发射药高、低、常温的燃烧性能进行了对比;在30mm火炮上进行内弹道试验,观察其温度系数的变化。结果表明。银纹厚度随温度的变化改变火药的燃烧面积,从而改变了变燃速发射药的气体生成速率;变燃速发射药高、低、常温燃烧性能变化不大;变燃速发射药具有较低的温度系数。     

黑索今对变燃速发射药力学及燃烧性能的影响

变燃速发射药在其内层中添加高能硝铵炸药黑索今达到了内层快速燃烧的目的,同时黑索今的引入也影响了整体发射药的力学性能.通过抗拉强度、剪切强度的测试对比及密闭爆发器燃烧现象的比较,得出结论,随着黑索今含量的增加,变燃速发射药抗拉强度和剪切强度均减小,同时燃烧渐增性变优;随着黑索今粒度的变大,发射药抗拉强度减小,同时燃烧渐增性变差.     

球形变燃速发射药的燃气生成规律

通过建立该类药型气体生成猛度与已燃发射药质量分数的理论表达式,对影响球形变燃速发射药的燃气生成规律进行理论分析。在服从几何燃烧定律的条件下,以球形变燃速发射药的初始药形尺寸以及内外层燃速比k、密度比y为基本变量,推导出球形变燃速发射药的表达式。在取值相同的情况下,根据药型和形状函数分别进行了计算和分析,得到了球形变燃速发射药的计算曲线。计算结果表明:适当调节发射药的初始药形尺寸及内外层药的燃速比k、密度比y的值时,可控制球形变燃速发射药的能量释放规律。当内外层燃烧比增加3倍时,气体生成猛度最大值增加约为2.2倍。     

几何尺寸对管状变燃速发射药燃烧性能的影响

利用密闭爆发器试验,研究了管状变燃速发射药的几何尺寸对燃烧性能的影响,将实验与理论Г-ψ曲线进行对比.结果表明,管状变燃速药的孔径太大或太小时,都不能获得良好的燃烧渐增性;长径比小于2时对其燃烧渐增性的不利影响比较明显,综合考虑燃烧性能与装填密度,管状变燃速药的长径比取2.5为宜.造成实验与理论Г-ψ曲线差异的主要原因在于实验测试中不能满足推导理论公式时所采用的一些假设条件.     

双层管状变燃速发射药的燃气生成规律

为建立气体生成猛度Г与已燃发射药质量分数ψ的理论表达式,对双层管状变燃速发射药的燃气生成规律进行了理论分析。在服从几何燃烧定律的条件下,以双层管状药的初始药形尺寸及内外层药的燃速比、密度比为基本变量,推导出变燃速发射药的Г-ψ表达式,得出发挥双层变燃速管状药渐增性燃烧特点所需的临界长径比。通过Г-ψ计算曲线,说明这种发射药的内径、长径比及燃速比影响其燃气生成规律。结果表明,当双层管状发射药的初始药形尺寸及内外层药的燃速比取值适当时,会出现前期为渐增性燃烧、中后期有一个Г值的阶跃情况。     

由密闭爆发器实验数据分析变燃速发射药的燃烧渐增性

为进一步研究变燃速发射药的燃烧渐增性,提出了一种利用密闭爆发器实验数据描述发射药能量释放规律的数学物理模型.通过密闭爆发器实验,研究了一种中心开孔式双层硝胺变燃速发射药试样的燃烧渐增性.结果表明,所提出的数学物理模型可以用来定量地判断发射药燃烧的渐增性强弱;所研制的硝胺发射药显示出了渐增性燃烧的特点,并且可以通过调节配方和药型尺寸,达到调节控制其燃烧渐增性的效果.     

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。     

发射药膛内动态燃速规律研究

通过３０ｍｍ高压滑膛模拟炮实验，采用压电测试系统与微波干涉系统同步测试膛内的燃气压力变化过程与弹丸运动变容过程，并经过内弹道方程的推导，对发射药在火炮膛内变容条件下的动态燃速规律进行了探索性研究     

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ANN的丁羟复合推进剂燃速预测

以纳米结构的F e2O3(ns-F e2O3)催化剂在RDX/AP/A l/HTPB推进剂中的燃速实验数据为基础,采用人工神经网络(ANN)中误差反传播(简称BP)算法对不同ns-F e2O3含量与推进剂燃速之间的非线性关系进行了模拟,最终确定网络结构为3-4-1型,学习速率和动量常数分别为0.75,0.45,经过56 910次迭代训练,网络收敛到均方误差为1.0×10-4。用训练好的网络对ns-F e2O3的催化作用进行了预测。结果表明,BP网络对ns-F e2O3催化作用的预测研究是可行的,除一个预测结果的相对误差较大(-9.19%)外,其他预测的相对误差绝对值均在3.5%以下,表明所建立的网络具有较好的记忆和泛化能力。     

高能低燃速NEPE推进剂的研究

采用调节 NEPE推进剂的配方组分、添加降速剂等手段进行了一系列降低燃速的研究。研究结果表明 ,增大 AP粒径、降低 NG/DEGDN的比例、适当降低 AP含量、添加少量降速剂 ,可达到降低燃速的目的。通过对 NEPE推进剂配方组分的调节 ,在没有添加降速剂时 ,其 4.0 MPa下燃速可达到 4.7mm/ s,并且实测标准比冲可达到 2 2 39.3N·s/ kg。     

程序控制燃烧发射药的概念和原理

从提高发射药燃烧渐增性和提高发射装药总能量角度,提出了一种新概念发射药及装药--程序控制燃烧发射药及装药.通过总结和归纳大量密闭爆发器和内弹道试验结果,得到了3个经验公式.根据经验公式可推断出高初速发射装药应同时具备高能量和高燃烧渐增特性,验证了程序控制燃烧发射药概念原理上的正确性.     

团聚硼对富燃料推进剂燃速的影响

通过调节黏合剂种类和团聚工艺,采用于法硼团聚工艺制取球形度良好、粒径为0．105～0．19mm的团聚硼粒子,并制得硼质量分数32％、热值约32MJ／kg、工艺性能良好的含硼富燃料推进剂;采用靶线法测试含硼富燃推进剂的燃速及压强指数,并测试不同AP粒度级配、镁铝合金粒径以及团聚硼粒径对富燃推进剂燃速的影响。结果表明,减小AP粒度及团聚硼粒径、增加超细AP含量和固体组分含量,可大大改善含硼富燃推进剂的燃烧性能。而镁铝合金粒径对推进剂的燃烧性能基本没有影响。     

低燃速低燃温双基推进剂的催化燃烧

研究了含普通铅、铜盐催化剂的低燃速、低燃温双基推进剂的燃烧性能、热分解性能及熄火表面形貌特征和元素分布。观察到如下试验现象：(1)熄火试样表面元素分布不均匀,C元素和催化剂在熄火表面均有不同程度的积累;(2)含催化剂的试样燃烧熄火表面有大小不等的球体出现,催化剂不同,形成的球体直径分布不同,球体成分以Pb为主,兼有少量其它元素,各球体相互连接形成链状、短枝状;(3)含和不含催化剂的配方未燃表面无球体出现。结果表明,适用于普通双基推进剂的铅、铜盐催化剂在低燃速低燃温双基推进剂中同样具有催化作用,对热分解性能也有重要影响。