考虑壁面滑移修正的硝基胍发射药流道内数值模拟

壁面滑移是影响发射药压伸成型质量的重要因素之一。为了提高七孔硝基胍发射药压伸成型数值仿真的精确度,研究了发射药药料壁面滑移机理,建立了考虑壁面滑移修正的发射药流动的数学模型。采用有限元方法对七孔硝基胍发射药压伸成型工艺进行了数值模拟。对壁面考虑滑移与未考虑滑移时发射药流道内的压力场,速度场,收缩段与成型段交界处速度矢量分布情况进行了对比分析。通过发射药压伸试验进行了仿真验证。结果表明,壁面滑移降低了发射药成型压力,提高了发射药出口速率的均匀性,有利于发射药压伸成型。发射药实际尺寸与仿真尺寸误差均小于2.0%,其中,外径尺寸误差为0.59%,外弧误差为0.36%,内弧误差为1.80%,孔径误差为1.67%,中心孔径误差为1.72%,仿真工艺符合实际加工。     

高能发射药有效安定剂消耗反应动力学研究

对不同温度(95℃、85℃、75℃和65℃)下分别老化不同时间的高能硝铵发射药、太根发射药和硝基胍发射药进行了有效安定剂含量的跟踪测试。通过数据分析获得了有效安定剂消耗反应的动力学参数Ea、lnA和最可几机理函数g(α)。结果表明,g(α)=-ln(1-α)能够较好地描述高能发射药中安定剂的消耗反应,回归相关系数大于0.98,置信度大于95%。高能发射药中有效安定剂消耗反应的活化能在110~160 kJ.mol-1之间,高能硝胺发射药安定剂反应的活化能高于太根发射药,硝基胍发射药介于两者之间。     

模具内流道结构对硝基胍发射药成型过程的影响

为研究发射药模具内流道结构对硝基胍发射药成型过程的影响,建立了11/7硝基胍发射药模具内流道模型,对以收缩角为30°,45°,60°,成型段长度为25,30,45 mm不同组合的9种方案进行了数值仿真,分析挤压过程中收缩角和成型段长度对剪切速率、压力、速度分布的影响。结果表明,收缩角对不同收缩段和成型段交界面以及近出口等截面的影响相似,都表现出靠近中心模针以及壁面附近处发射药药料剪切速率高于周围部分,截面压力分布均匀,药料流动速度分布呈现中间大两边小的特点;成型段长度对药料流动过程中剪切速率分布影响较大,成型段长度越小,剪切速率越容易发生突变,可能导致非稳态流动;同时确定较优的内流道参数方案为收缩角45°,成型段长度30 mm。     

子弹撞击对发射药易损性响应影响研究

选用单基药、双基药、太根药和硝基胍药等发射药,采用速度为(850±20)m·s-1的12.7 mm标准穿甲弹撞击样弹,研究子弹撞击机械刺激下发射药的易损性响应特性和影响因素.结果表明:子弹撞击对发射药的易损性响应程度与发射药能量水平无明显对应关系,但与其配方组分、药型以及子弹的穿透深度有一定关系;约束条件对发射药子弹撞...     

四孔长方体发射药的形状函数计算及燃烧性能

为研究四孔长方体发射药的燃烧性能,根据四孔长方体发射药的结构特征,建立四孔长方体发射药的燃烧物理模型,通过Maple软件得到其Ψ-Ζ、Γ-Ψ曲线。对比分析了相同弧厚及长宽比时,圆柱七孔发射药、圆柱单孔发射药与四孔长方体发射药的理论燃烧性能,同时研究了不同内外弧厚、长宽比及内孔径大小的四孔长方体发射药燃烧性能,并对其中的一种情况进行了实验验证。结果表明当长宽比大于1.5时,四孔长方体发射药具有良好地燃烧渐增性,且优于圆柱单孔发射药,劣于圆柱七孔发射药,但其分裂点相对于圆柱七孔发射药更加靠后;内外弧厚一致、长宽比为1.5～3、孔径为0.10～0.20 mm的四孔长方体发射药,具有相对较好的燃烧性能;实验结果能够较好地与理论分析结果相吻合,但由于发射药内孔位置的偏离以及尺寸一致性差,导致燃烧分裂点相比于理论计算要提前到达,因此可基于理论分析结果优化加工工艺,提高发射药的尺寸一致性及药孔分布的均匀性。     

部分切口杆状发射药内弹道性能的数值模拟

为了研究部分切口杆状发射药的装药内弹道性能,基于经典内弹道理论建立了部分切口杆状发射药的装药内弹道计算模型,采用高能硝胺发射药配方的部分切口杆状发射药进行了装药内弹道性能计算,在30 mm火炮上进行了试验验证,并分析了切距、切宽及切深对部分切口杆状发射药内弹道性能的影响。研究结果表明:采用建立的部分切口杆状发射药内弹道模型计算获得的最大膛压为430.2 MPa,与试验测试的最大膛压平均值409.7 MPa的计算误差为5.0%;计算的炮口初速为1378.2 m·s~(-1),与试验测试的炮口初速平均值1409.6 m·s~(-1)的计算误差为2.2%;最大膛压和炮口初速随切距的增大而减小,切距从5 mm增加至50 mm,最大膛压降低了12.0%,初速降低了3.1%,且在切距值大于20 mm后对膛压及初速的影响逐渐降低;最大膛压及炮口初速随切深和切宽数值的增加而增大,切深对最大膛压的影响相较对炮口初速的影响更为显著,切宽数值的变化对内弹道性能的影响总体较小。     

弧厚偏差对发射药燃烧残渣形成的影响

为研究弧厚尺寸偏差对发射药燃烧残渣形成的影响规律,采用螺旋测微仪量取球扁形发射药弧厚值,并经统计分析得到发射药的弧厚分布规律。利用混合装药形状函数的形式,将弧厚分布规律转化为装药形状函数,再结合经典内弹道模型,模拟研究发射药弧厚偏差与燃烧残渣之间的关系。结果表明:发射药弧厚存在偏差,弧厚值呈正态函数分布,弧厚较大的发射药难以在膛内燃尽将形成燃烧残渣。其中,研究采用的球扁形发射药弧厚偏差为0.10 mm,射击时将有0.2%的发射药不能燃尽形成燃烧残渣;弧厚偏差Δ0.02 mm或期望值μ≥0.29 mm时,射击时会有部分发射药不能燃尽而形成燃烧残渣,并且随着弧厚偏差的增大或期望值的提高,燃烧残渣量增加。     

高压水射流切割发射药模型及实验研究

针对硝基胍发射药制备切药过程中存在易堵孔、变形等问题,设计了高压水射流切割系统装置,建立了射流切割硝基胍发射药过程的力学模型,研究了射流切割工艺,分析了切割过程的安全性,并通过密闭爆发器实验研究了射流切割发射药的燃烧性能。结果表明,射流切割的深度与切割速度、发射药的强度成反比,射流切割靶距越大,切缝越宽,试验结果与理论分析一致;磨料水射流适用于切割驱溶与未驱溶发射药,而纯水射流只适用于切割未驱溶发射药;硝基胍发射药在切割过程中的温度升高最高温度为60℃,远低于其初始热分解温度178.1℃;射流切割发射药的定容燃烧性能与手工切割的一致。     

弹药因素对5.8mm步枪射击精度影响的因素及试验研究

在内弹道方程组基础上,结合数学偏导方法,推导出内弹道修正系数的理论计算公式,以5.8 mm步枪为武器研究平台,计算5.8 mm步枪装药量、弧厚、弹头质量的修正系数。结果表明：对5.8 mm步枪初速及最大膛压影响程度大小依次为装药量、球扁药弧厚、弹头质量。装药量在靶场试验中具有较精确可控性,用统计分析法仅对得到的发射药尺寸及弹头质量对5.8 mm步枪初速影响数据进行显著性分析,分析显示发射药尺寸较弹头质量对初速影响更为敏感,与理论计算结果相一致。从而得出改进发射药尺寸偏差是提高5.8 mm步枪射击精度的有效方法。     

大口径武器用硝胺发射药的研制

含硝胺类化合物(尤其是黑索今、奥克托今)的发射药以其能大幅度提高能量,而火焰温度仅以适当增加的特性继续引起人们的很大重视。美国陆军军械研究发展局大口径武器系统研究所近年来研制了一种主要用于105m m坦克炮的高能硝胺发射药,并准备用来取代制式的M30发射药。一、配方和热化学性能这种新型发射药的重要特点是配方中除含有黑索今外还含有一定量的硝基胍。这种药被定名为6260,     

等弧厚七孔发射药抛放弹内弹道计算

航空抛放弹内弹道计算通常使用的是形状函数法,具有严格的推导过程,但是当发射药分裂后,二项式函数不能完全体现发射药的形状特征.针对该问题,根据火药几何燃烧定律,通过计算七孔发射药瞬时燃烧面积,提出了等弧厚七孔发射药的内弹道新算法,可以满足当发射药完全燃烧时,相对燃烧面积是零,提高内弹道计算精度.     

一种新型大弧厚六翼星孔棒状发射药的燃烧特性

设计并制备了一种新型大弧厚六翼星孔棒状发射药,利用密闭爆发器研究了不同长径比(L/D=1,2,6)、不同端面封堵层厚度/发射药弧厚比(s/e_1=0,0.05,0.1)的星孔棒状发射药燃烧特性,并结合某大口径火炮进行了试验验证。结果表明,星孔棒状发射药燃烧稳定,呈平行层燃烧。长径比L/D由1增加至6时,燃烧渐增性因子Pr由0.285增加至0.447,增加了56.8%,而且最大压力点滞后。端面封堵发射药的L-B曲线显示了明显的降低起始燃烧活性和燃烧破孔特征。s/e_1由0增加至0.05、0.1时,星孔棒状发射药的起始气体生成量降低了约1/2,破孔时间介于燃烧10%~20%(已燃份数)发射药所需燃烧时间之间。选择合适封堵层厚度,可实现发射药燃气生成规律的可控调节。s/e_1由0增加至0.05、0.1时,最大膛压pm分别下降1.3%和3.5%,而离炮口32.5m处的弹丸初速分别提高0.28%和1.4%。     

环氧树脂复合材料端面包覆多孔粒状发射药的初步研究

为了消除大口径火炮主装药粒在燃烧过程中端面的减面燃烧,改善火炮的弹丸行程压力曲线,以25/37硝基胍发射药做基药,在研究不同阻燃剂含量环氧树脂复合材料的力学性能、热膨胀性能、固化性能和相应配方包覆药开孔率的基础上,对包覆药的开孔率与包覆材料的组成和性能之间的关系进行了分析比较,最后得出结论:当混合阻燃剂(m(石英)m(二氧化钛)=12)占E44环氧树脂树脂(含43%的650聚酰胺固化剂)质量的40%,外加10%11的醇酮混合稀释剂时,在室温下固化可以得到开孔率达到99%以上的端面阻燃包覆药粒。     

颗粒模压发射药装药的点传火性能

以粒状高能硝胺发射药为基础药,经过表面钝感、包覆、模压处理,制备颗粒模压发射药。设计底部结构和传火管结构两种点传火结构方案,利用30 mm高压模拟火炮,研究颗粒模压发射药装药的点传火性能。结果表明,与底部结构相比,传火管结构将颗粒模压发射药装药的点火延迟时间缩短15.2%,膛内最大负压差降低8.41 MPa,装药床受到的最大挤压力减小11.93 MPa。传火管结构方案使颗粒模压发射药装药具有良好的点传火性能。     

挤出沉积3D打印工艺参数对发射药尺寸及拉伸强度的影响

针对现有发射药制造存在成型结构简单、难以满足日益增长的复杂结构需求,基于挤出式3D打印技术建立挤出沉积模型,确定挤出3D打印过程的重要工艺参数,开展3D打印工艺参数对发射药成型尺寸及拉伸强度影响的实验研究,分析针头内径、打印速度、底板温度等工艺参数对发射药尺寸和拉伸强度的影响.结果表明:针头内径为0.7 mm、打印速度...     

溶剂抽取工艺制备改性单基发射药的燃烧性能

为了进一步改善改性单基药的燃烧性能,对弧厚为0.55 mm的单基药单5/7进行增能、钝感处理,制备了1#、2#改性单基发射药样品,2#样品则在1#样品增能与钝感的工艺基础上增加了溶剂抽取工艺。采用扫描电镜分析了1#、2#样品的表面形貌,用标准容器法测试了其堆积密度,通过密闭爆发器研究了1#、2#样品的定容燃烧特性。结果表明,经过溶剂抽取工艺制备的2#改性单基发射药样品其表面更加致密,堆积密度从0.888 g.cm-3提高到0.920 g.cm-3;其初始燃烧稳定,燃烧分裂时间点为7.0 ms,滞后于1#样品(6.0 ms);燃烧结束时间为8.0 ms,迟于1#样品(7.2 ms),燃烧渐增性有所提高。