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.     

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.     

冷壁效应作用下双基药的燃烧特征

为研究冷壁效应作用下火药燃烧过程及其影响规律,采用常压燃烧实验和定容燃烧实验研究了双基药在壁面基体材料冷壁作用下的燃烧特性。结果表明,常压与定容燃烧条件下冷壁效应作用都会使双基药的燃烧变得不稳定,燃烧速率明显变慢,并在一定条件下燃烧熄灭并形成残药;随着基体材料热传导率的提高,冷壁效应作用效果逐渐增强,导致双基药燃烧时间延长,燃烧最大压力和燃烧速率都逐渐降低。     

局部阻燃火药在模块装药中的作用

通过定容燃烧实验比较了含局部阻燃火药的模块装药中各装药组分及其混合装药的燃烧性能。结果表明,定容燃烧实验中局部阻燃火药的混合装药p-t曲线拐点处的相对已燃烧部分Ψe值随装填密度的变化而变化。通过不同装填密度的混合装药中止实验,分析了Ψe值变化的原因。由势平衡理论结合实验数据分析表明,Ψe值变化与实际模块装药火炮内弹道p-t曲线上势平衡点的相对已燃烧部分ΨE值变化相对应。在模块装药中,局部阻燃火药能起到调节膛压的作用。     

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。     

密闭爆发器实验中发射药燃烧全过程压力曲线的修正方法

分析了造成密闭爆发器实验时压力损失的两个因素,从造成压力曲线损失的理论关系式出发,无须测量密闭爆发器的壁温曲线,仅根据压力曲线得到了一种适用于火药燃烧的全过程的压力修正方法.该方法能反映出燃气热力参数及余容对压力损失的影响.通过爆发器实验,与传统的修正方法比较,不仅能修正得到火药力和余容,还能修正燃烧全过程的压力曲线以及燃速曲线.新建立的修正方法简单,更具有实用价值.     

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...     

关于火药能量概念的探讨

阐明了在火炮条件下，以火药潜能表示火药能量更为实际。火药燃气绝热指数在火药燃烧产物膨胀作功是不容忽视的。新火药设计时应考虑火药的密度潜能问题。     

等离子体增强固体火药燃烧性能的实验研究

利用300mL电热化学密闭爆发器研究了在不同输入电能、装填密度和初始温度下等离子体点火对某混合酯高能19孔花边形固体火药颗粒燃烧性能的影响;分析了上述不同条件下等离子体对该固体火药燃烧速率影响的变化规律。结果表明,输入等离子体电能从15.4kJ增大到61.6kJ后,固体火药燃速在100MPa时提高106%,200MPa时提高30%,300MPa以上燃速无明显变化;等离子体点火对低温火药燃烧初期和中期的燃速均有显著的增强作用,对高温火药点火燃烧初始燃速的增强作用较为明显。     

从气体分子运动论分析火药力的物理含义

用热力学基本原理分析了火药绝热定容燃烧的过程和状态，提出火药力是状态函数，与作功过程无直接关系。另从气体分子运动论热量按分子运动自由度分配原理分析了火药力、定容爆热的本质和两者间的关系，并进行了数值计算，最后得出火药力的物理含义，供同行参考。     

含快燃物改性双基推进剂燃速模型的建立

建立了含4种不同晶形快燃物(立方体、球形、长方体、片状)无烟改性双基推进剂的燃烧数学模型,推导出推进剂燃速数学表达式,以及在推进剂燃烧方向上快燃物有效使用粒径的数学表达式。运用建立的数学模型分别计算了含5％和7％快燃物ACP的某推进剂在不同压强下的燃速,计算结果与实测燃速基本吻合。     

多层管状发射药燃烧性能的数值计算

为了模拟和改善层状发射药的内弹道性能和燃烧性能,建立了一种多层管状发射药的燃烧模型.在服从几何燃烧定律条件下,通过多层管状发射药的形状函数推导出其Γ-Ψ表达式.用Γ-Ψ曲线研究了多层管状发射药的缓燃层厚度与药片初始总厚度比、内外层的燃速比以及药柱厚度与药柱长度之比对其燃烧性能的影响.结果表明,(1)多层管状发射药缓燃层...     

一种评估库存发射药安全贮存寿命的方法

为了科学评估库存发射药的安全贮存寿命,通过对库存弹药(发射药)长期贮存试验研究,得到了在库存环境下贮存30多年部分发射药的DPA含量试验数据,建立了相应的数据处理数学模型和安全贮存寿命预测方法。依据试验结果和该数据处理方法,计算出该发射药在置信水平为90％的条件下,安全贮存寿命不低于56年。经试验验证,该评估结果与实际情况基本相符,表明提出的估算库存发射药安全寿命的方法是可以接受的。     

Combustion wave structure in heterogeneous solid propellants

On the basis of describing physicochemical processes in a mixed solid propellant combustion wave, mathematical techniques are suggested for heterogeneous media which make it possible to consider the heterogeneous and gas-phase combustion regimes for individual components in generalized chemical reaction kinetics and to consider their effect on combustion wave velocity. The agglomeration process for Al powder on a hot surface is studied experimentally by high-speed photorecording. A mathematical model is constructed for Al agglomeration in a combustion wave based on agglomeration mechanisms observed in experiments. The dependence of combustion rate on deformation is determined on the basis of an improved method for optical recording of combustion front movement for loaded specimens. The mechanism of the effect of stress on mixed solid propellant combustion rate is connected with activation of chemical bonds of the polymer matrix, which increases its destruction rate. Use of kinetic theory for the durability of polymers made it possible to obtain an analytical equation expressing the dependence of relative combustion rate on measured specimen deformation.Novosibirsk. Translated from Fizika Goreniya i Vzryva, Vol. 29, No. 3, pp. 8–16, May–June, 1993.     

Mathematical Simulation of Airbag Inflation by Low Temperature Gas Generator Products

A mathematical model is described analyzing the processes during the combustion of a solid propellant gas generator for airbags. Results on parameter variations are presented. For porous and granulate charges the dynamic parameters of the gas flow and the progress of the ignition of the propellant are determined.     

Mathematical modeling of combustion of a frozen suspension of nanosized aluminum

A mathematical model of combustion of a composite solid propellant called ALICE (frozen suspension of nanosized aluminum in water) is presented. The model takes into account the combustion of aluminum nanoparticles in water vapor, the motion of combustion products, and the smaller velocity of particles as compared to the gas. The calculated burning rate is consistent with available experimental data on the burning rate of ALICE as a function of pressure.     

Simulation of the Erosion Burning of a Granular Propellant

For combustion of axisymmetric propellant grains under blowing conditions, a mathematical model is proposed and numerical simulation is performed. The effects of incoming–flow parameters (velocity, pressure, and temperature) and surface dimensions and geometry on grain–burning rate are studied. Physical patterns of flow around burning propellant grains are presented.     

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。     

Pressure control in a semi-closed volume upon combustion of solid propellants with an exponent in the combustion law greater than unity

The problem of pressure control in a semi-closed volume by changing the critical cross-sectional area of a gas-release channel is considered upon solid-propellant combustion with the pressure, the combustion rate, and the free volume varied over a wide range (not smaller than one order of magnitude). For a system of automatic pressure control, a control algorithm is chosen and the conditions of partial parametric invariance with respect to the variable dynamic properties of the object to be controlled are formulated. The experimental results obtained upon improvement of the control system for solid rocket propellants whose exponent in the combustion law is greater than unity are given. The reasons for substantially nonstationary modes of operation of this system are considered, and a simplified model that approximates the phenomena of nonstationary combustion of a solid rocket propellant is proposed. The model is identified and the results of mathematical modeling are given. Recommendations on pressure control in the nonstationary modes of operation are given. Translated fromFizika Goreniya i Vzryva, Vol. 36, No. 5, pp. 45–56, September–October, 2000.     

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。