不同层状变燃速发射药药型的内弹道性能数值模拟

为研究药型对层状变燃速发射药内弹道性能的影响，基于经典内弹道理论建立了多种药型的层状变燃速发射药物理燃烧模型，并推导计算了对应的形状函数与燃气生成猛度表达式，通过VC++软件对在定容条件下的不同药型的层状变燃速发射药内弹道性能进行了数值计算。结果表明：圆饼与方片层状变燃速发射药的燃烧性能相似，且比两面包覆的矩形变燃速发射药燃烧性能好；对于长方体变燃速发射药四面包覆比两面包覆的燃气生成猛度有明显的提高。在12.7mm枪装填条件下，长方体四面包覆比两面包覆膛内最大压力和弹丸初速分别降低11.94%和2.39%。     

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。     

无壳弹发射药燃烧特性研究

本文采用密闭爆发器测试无壳弹发射药药柱的P-T曲线,经过数据分析处理得到四点平均压力陡度,以此描述无壳弹发射药药柱的燃烧规律--破碎燃烧,并进一步证明不同点火压力下,无壳弹发射药药柱燃烧呈一致性的规律.     

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。     

烤燃试验温度压力数值模拟技术研究

针对快速烤燃和慢速烤燃试验过程,本文结合两种烤燃条件和升温速率下密闭容器的试验环境,建立了温度和热应力的有限元模型,利用Ansys软件分别模拟了密闭容器在快速烤燃和慢速烤燃过程中的热传递,研究了烤燃过程中内部各区域温度和热应力的变化情况,得出密闭容器热反应过程中的热传递规律.     

基于虚拟仪器的慢速烤燃系统的设计及应用

为了满足不敏感炸药的发展需求,在GJB 772A-1997及行业内标准烤燃装置的基础上,设计并开发了一套慢速烤燃系统。该系统基于LabVIEW程序的控制软件,由以控制器、数据采集卡、热电偶及数字I/O卡等为主的典型硬件构成。参照美军标MIL-STD-2105D和国内行业标准,对该系统的适用性开展了试验研究;采用RDX基与HMX基两种典型的混合炸药装药进行了慢速烤燃试验。结果表明,该慢速烤燃系统具有广泛的温度适用范围,试验数据拟合相关系数不低于0.999 8,在0.055、0.200、1.000、2.000℃/min和3.000℃/min等几种升温速率条件下,炸药均能实现较高精度的线性升温。与RDX基混合炸药相比,HMX基混合炸药响应程度有所缓和。该慢速烤燃系统满足试验需求,可为研究炸药的热不敏感性提供有效手段。     

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。     

不同约束条件下ANPyO炸药快烤试验研究

为研究约束条件对单质钝感炸药ANPyO（2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物）烤燃弹快烤响应的影响,对5种不同约束强度下的ANPyO烤燃弹进行了外部火烧试验研究,并对烤燃弹反应过程中的温度进行了数据采集。结果表明：在外部火烧条件下,ANPyO烤燃弹药柱中心的温度远低于炸药点火温度;烤燃弹的约束强度必须大于特定条件才能使ANPyO点火,且其点火延滞时间与其约束强度成负相关,而最终响应的剧烈程度与约束强度成正相关,但约束强度对点火温度影响很小。     

包装发射药用改性HDPE塑料力学性能与热老化寿命预测

目的为解决当前发射药包装物材料存在的结构复杂、自重大、难以适应包装工艺自动化的突出问题,选用一种可塑性较强的改性HDPE塑料作为代替材料。方法利用差热扫描量热仪和真空安定性试验仪研究了改性HDPE塑料与典型发射药的相容性;采用加速热老化试验研究了改性HDPE塑料的力学性能变化,并预测了其热老化寿命;通过弹道射击试验研究了经过500km公路运输和自由跌落后,改性HDPE塑料内装发射药的内弹道性能变化。结果实验结果表明,改性HDPE塑料与典型发射药的相容性较好;进行加速热老化试验后,拉伸强度无明显变化,冲击强度出现下降趋势;在25℃贮存条件下,平均热老化寿命为17.51年;经运输、自由跌落试验后,改性HDPE塑料对内装发射药的保护性较好,内弹道性能无明显变化。结论改性HDPE塑料可作为发射药用包装箱的主要材料。     

纳米Cu对HTPB-AP推进剂性能的影响

为研究纳米铜Cu对丁羟推进剂性能的影响,制备了含纳米Cu的推进剂,作为比较,同时制备了含有纳米CuO的推进剂和空白推进剂试样。采用SEM和TG-DSC表征推进剂的形貌和热性能,采用靶线法测试推进剂的燃速,并拍摄推进剂的燃烧火焰。TG-DSC结果表明,纳米Cu和纳米CuO主要影响AP的高温热分解阶段,但是纳米CuO比纳米Cu对推进剂的热分解具有更好的催化作用。纳米Cu可使AP的终止热分解温度降低67.0 ℃,使推进剂的终止热分解温度降低24.7 ℃。燃速测试结果表明,纳米Cu和纳米CuO均可提高推进剂的燃速,但是纳米Cu对推进剂燃速的改善效果更显著。加入纳米Cu和纳米CuO后,推进剂在燃烧过程中均出现蓝色火焰。     

复合有机酸铅对CMDB推进剂热分解及燃烧性能的影响

为研究新型燃烧催化剂复合有机酸铅(Mu-Pb)对改性双基（CMDB）推进剂的热分解和燃烧性能的影响,通过靶线法分析了添加Mu-Pb的HMX/Al-CMDB推进剂的热分解和燃烧特性;同时,采用差示量热扫描仪(DSC)进一步研究了Mu-Pb对CMDB推进剂及硝化棉（NC）/硝化甘油（NG）、奥克托今(HMX)热分解行为的影响。结果表明,一定压力区间内,随着Mu-Pb含量的增加,CMDB推进剂燃速有所升高,燃速压强指数n有降低趋势。当Mu-Pb质量分数由2%增加至4%时,10 MPa下CMDB推进剂的燃速提高了15%,且10~22 MPa时的n由0.67降低至0.40。Mu-Pb对CMDB推进剂热分解的两个阶段均有催化作用,因而可以提高推进剂的中、低压燃速,且其对第2阶段HMX的热分解促进作用更为显著,可以使HMX的热分解表观活化能Ea降低近70%,而对第1阶段NC/NG的Ea影响相对较小。     

RDX和NGU对叠氮硝胺发射药动态燃烧稳定性的影响

以30 mm高压模拟炮为试验平台,以单基发射药为参照,研究了3种典型叠氮硝胺(DIANP)发射药的动态燃烧稳定性,分析了配方组成对DIANP发射药起始燃烧特征、膛内压力上升过程及膛内压力波动的影响,探讨了DIANP发射药配方组成与其起始燃烧特征、膛内压力上升特点和压力波强度的相互关系。结果表明,在DIANP发射药配方中添加质量分数30%的固体组分黑索今(RDX)或硝基胍(NGU),发射药膛内动态燃烧稳定性增加,膛压-时间曲线波动减小,膛压从30 MPa增至50 MPa所需的时间分别增加了92%和78%,起始负压差从－40.7 MPa降低至－4.44 MPa和－10.66 MPa。在DIANP发射药体系引入高含量的固体组分RDX或NGU,由于低压下RDX分解前熔融吸热,而NGU火药燃烧表面存在坚实熔融层,均可有效减小DIANP发射药起始燃气的生成速率,降低发射装药起始燃气生成猛度,缓减起始阶段膛内压力的上升,提高药床起始燃烧一致性,减小膛内压力波强度。     

几种光敏推进剂的热分解动力学及气相产物研究

通过热重差热分析法（TG-DTA）测定了不同配方的光敏推进剂的热分解过程,分别获得了不同升温速率下的峰温。根据Kissinger方程,计算了光敏推进剂的表观活化能和指前因子,并分析了不同配方的区别。通过质谱联用分析技术测定了热分解过程的气相产物种类,并使用NASA-CEA计算了不同配方绝热燃烧后的气相产物的质量分数。结果表明,纳米碳粉和酚醛树脂的添加稀释了样品的纯度,使不同配方的表观活化能和指前因子存在差异,热分解升温速率会影响反应平衡程度,升温速率提高,对反应热的释放或吸收起到阻碍作用,光敏推进剂热分解后的70%(质量分数)气相产物为氮气。光敏推进剂的激光点火试验表明:硝酸铵（AN）作为氧化剂的效果最好。