DNAN基熔铸装药榴弹跌落冲击特性与安全性分析

为研究DNAN（2,4-二硝基苯甲醚）基熔铸炸药跌落过程的力学响应,设计了含模拟装药的榴弹跌落试验,应用力传感器测试系统分析了弹体跌落的冲击响应特性。同时,基于有限元方法模拟了DNAN基熔铸装药弹体在不同工况下的跌落过程,得到了DNAN基熔铸炸药受到的应力载荷及冲击加速度过载变化规律。结果表明:通过试验与仿真对比,验证了有限元模拟弹药跌落的可行性;DNAN基熔铸炸药受到的冲击载荷在传递过程中呈现出递减的趋势,作用时间在1~2 ms之间;弹体装药冲击载荷峰值随跌落高度与角度的增加而变大,作用时间近似相同;DNAN基熔铸炸药升温随着跌落高度的增加而增大,整体升温幅度为2.3~5.8 ℃。仿真结果可为DNAN基熔铸装药榴弹跌落安全性设计提供依据。     

DNTF应用技术研究进展

从3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）的能量特性出发,系统综述了DNTF在混合炸药、复合改性双基推进剂（CMDB）和发射药中的应用研究。DNTF优异的熔铸性能使其可作为新型熔铸载体用于熔铸混合炸药中,以提升炸药的能量特性。此外,高能量密度材料DNTF的引入,不仅可显著提升改性双基推进剂和发射药的能量特性,还可有效改善CMDB的燃烧和力学性能。对DNTF在含能材料领域中的应用技术研究进行了梳理,指出以下几点可作为今后研究的方向:DNTF的制备工艺优化,以满足工程化应用需求;基于安全性考虑的DNTF基混合炸药配方优化设计;DNTF在改性双基推进剂中的晶析现象研究。     

一种DNAN基熔铸炸药压滤装药工艺安全性分析

为确保混合炸药在压滤装药工艺过程中的安全性,通过工艺过程安全性分析,获得了工艺安全性风险因素及其分类;利用试验测试和数值仿真手段,对一种DNAN基熔铸混合炸药(MCX-D)的本质安全性、相容性、机械和热刺激等装药工艺安全性影响因素进行了分析与研究。结果表明,炸药本质上是安全的,压滤工艺过程中组分变化和热损伤导致炸药本身感度的升高有限(机械感度≤40%),符合使用要求;装药在温度和压力双重作用下的内部温升仅为0.3℃左右,不存在热爆炸的可能性。由此证明DNAN基熔铸炸药压滤装药工艺是安全可靠的。     

一种DNAN/DNTF基不敏感炸药金属驱动能力的研究

为了研究复合载体DNAN/DNTF对熔铸炸药金属加速能力的影响，设计了一种复合载体基熔铸炸药[m(DNAN)∶     

不敏感熔铸炸药的研究现状及发展趋势

针对不敏感弹药的发展需求,对不敏感熔铸炸药的研究现状及发展趋势进行研究。综述了TNT基、DNAN基、蜡基、低共熔物载体基和新型载体基5种类型的不敏感熔铸炸药的国内外研究现状,归纳了不同类型炸药的优缺点,提出了TNT基和低共熔物基炸药是目前不敏感熔铸炸药发展的重点,指明了新型载体、低共熔物体系、不敏感单质炸药、炸药不敏感化处理和功能助剂等方面未来的主要发展方向。     

重结晶对DNTF形貌和含铝炸药爆轰性能的影响

采用溶剂-非溶剂法重结晶预处理3,4－二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF),通过SEM及激光粒度仪分析了预处理工艺对DNTF形貌和粒度的影响,并研究了含铝炸药的撞击感度、成型性、爆热和爆速性能。结果表明,以乙酸乙酯为溶剂,水为非溶剂,DNTF经重结晶预处理后,其晶体粒度变小,粒度分布变窄,晶体外形稍好,形状规则,撞击感度降低;含重结晶DNTF的含铝炸药成型密度、爆热和爆速均高于含粗品DNTF的含铝炸药,在一定程度上提高了DNTF含铝炸药的爆轰性能。     

光纤布喇格光栅的炸药熔铸温度监测研究

为了实现对炸药熔铸过程的温度监测,利用多通道解调仪对炸药熔铸过程温度场进行监测,在炸药熔铸测温的过程中采用了经过特殊封装处理过的光栅传感器。简单介绍了光栅的传感原理、布喇格光栅数据解调仪的原理、实验所用光纤布喇格光栅的封装工艺。将获取的温度数据经Matlab和Origin处理并绘制时间―温度曲线,发现炸药熔铸相变发生的瞬间,温度曲线发生较大的变化。研究结果表明:炸药在熔铸过程中会释放出潜热,在释放潜热时炸药的温度会从88℃上升到90℃,特殊封装后的光纤布喇格光栅传感器能很好地对炸药熔铸过程进行温度测量。     

聚合物基熔铸炸药螺旋立式挤注过程的流场仿真研究

针对当前聚合物基熔铸炸药装药工序中的人机面对、手工作业问题，拟采用立式螺压工艺来实现药浆的连续挤注以及弹体的自动装药，故在表征药浆流变特性的基础上对其流场特征参数进行仿真分析。结果表明:液相载体的润滑作用以及剪切过程中固相颗粒的取向排列均会导致药浆表观黏度的下降。提高螺杆转速可以显著增大药浆的流动性及产能，但也会造成剪切速率的线性递增以及压力的阶梯状递增。同时，剧烈的剪切作用也会拓宽药浆的温度分布范围，并将最高温度提高18.6 ℃；需要借助芯部调温来削弱螺杆的剪切升温效应，确保工艺安全性。     

基于分子动力学的DNAN基熔铸炸药结合能和热分解反应性能研究

采用Compass力场对DNAN基熔铸炸药的结合能、溶度参数进行分子动力学模拟。计算结果表明:DNAN/RDX混合体系的溶度参数大于DNAN/HMX混合体系的溶度参数;当RDX团簇和HMX团簇的直径均大于15×10^-10 m时,DNAN/RDX混合体系的结合能远大于DNAN/HMX混合体系的结合能。基于ReaxFF-lg力场的分子动力学计算方法,对目标温度为2 000~3 500 K时DNAN/RDX混合炸药的热分解反应进行研究。结果表明:DNAN分子和RDX分子在高温下的初始分解反应路径均会受到影响;除了两种组分的硝基官能团发生脱落形成硝基官能团的初始反应路径不会受到影响之外,DNAN分子生成CH₂O碎片、RDX分子生成HONO和C₃H₃N₃碎片的反应路径均会受到抑制。     

DNAN基熔铸炸药的预整形同步块铸技术研究

为了提高熔铸炸药块铸装药质量,以质量比DNAN/RDX/Al:55/20/25的基础配方为研究载体,采用两种不同装药工艺进行装药对比试验,并对样品的内外部质量、装药密度及其均匀性进行分析.结果表明,与常规块铸工艺相比,采用预整形同步块铸技术所装填的药柱,其装药密度达到了1.726g/cm3,相对密度为95.8％,与常规块铸工艺相比分别提高了0.041 g,/cm3和2.2％;同时减少了装药的缺陷,使装药内外部质量获得提高,并改善了装药的密度及其均匀性.     

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。     

一种CL-20基混合炸药等静压装药工艺安全性分析

为确保炸药在等静压装药工艺过程中的安全性,对一种CL-20基混合炸药(GMD-15)的本质安全性及其与接触材质的相容性进行了分析;运用数值模拟、力学性能测试、热安全性能测试手段,重点分析了GMD-15等静压压制工艺过程中的受力安全性以及热安全性。数值模拟表明:140 MPa条件下,等静压压制药柱的温升为7℃,小于普通模压(29℃);力学性能测试中以≥5 MPa/s的应力率对GMD-15药柱施加压应力,药柱没有发生爆炸或者燃烧;热安全性能测试中以1.5~2.0℃/min的升温速率对GMD-15药粉进行加热,190℃药粉方发生反应,将GMD-15药柱在108℃左右恒温3 h,未发生反应。分析认为,等静压压制GMD-15工艺过程安全,不会导致炸药发生热爆炸。     

DNAN 基含铝熔铸炸药倒药方法研究

为了重复利用不合格战斗部壳体及炸药,针对战斗部装填的 DNAN 基含铝熔铸炸药进行了特性分析,对比了机械破碎法、化学试剂溶解法、间接加热熔化法等几种常用倒药方法的优缺点,最终选定了适合该炸药体系的间接加热熔化倒药方法。同时,对倒药过程的安全性进行了分析,并利用计算模型对倒药工艺参数进行了预估。试验结果表明,计算模型预估与实际结果较为吻合。该方法的应用,既节约了成本,又避免了环境污染,实现了资源的循环使用。