热电池激活时间研究

分析了影响热电池激活时间的主要因素:激活方式、加热元件的引发方式及引燃元件的引燃速度、热电池活性物质、工作电流及环境温度等.针对这些影响因素,提出了在热电池使用环境一定的情况下,可以通过采用新的加热结构,高燃速的引燃加热元件,以及在电极或电解质中加入一定添加剂等几种方法减小激活时间.     

基于热传递仿真的热电池激活阶段热特性

热电池激活依靠内部热源熔化绝缘固态电解质到高离子电导率熔融态。基于多物理场耦合分析软件（COMSOL）建立某热电池二维模型,进行激活阶段热传递仿真研究。以自定义热源函数模拟烟火系统放热过程,设置温度探针在电堆中部第7组单体电池及临近组件中,计算得到热电池温度分布、单体电池温度曲线和电解质熔化相变。以固态电解质熔化连接正负极作为热电池激活标志,预测最短激活时间,并对2个热电池进行激活测试以验证预测结果。建立引燃条内置式热电池模型以研究引燃条位置对激活时间的影响。研究结果表明：电堆端部温度较高,利于补偿放电期间的热耗散,集流片具有抵御热冲击的作用,探针温度短时维持在560 ℃;热电池激活时间预测值约为45 ms,实测值为42 ms和47 ms,表明模型和预测方法具有较高精度;引燃条内置式热电池激活时间缩短为30 ms。     

钨／高氯酸钾／铬酸钡延期药的燃烧机制

进行了热分析,燃烧残余物的分析和燃烧特性的测量,诸如燃烧速度或温度,以便于弄清钨、高氯酸钾、铬酸钡延期药的燃烧机制。钨、高氯酸钾、铬酸钡延期药的主要反应是高氯酸钾对钨的氧化。铬酸钡作为燃速调节剂,并且含量越少、燃烧速度越大。用于该项研究的三种类型的延期药展示出燃烧特性的变化。虽然化学计算的组份或富含氯化剂的组份燃烧热高,然而它的线性燃烧速度小。换句话说,燃烧热小的富含燃烧剂的组份比前者的线性燃烧速度大,说明延期药中有一小部分钨被氧化(低于10％)。从这些结果中,由该延期药的燃烧机制推导出表面燃烧机制。     

锰、铬酸铅、铬酸钡延期药的反应性

为了弄清锰、铬酸铅、铬酸钡延期药的热反应和燃烧反应机制,我们进行了热分析、燃烧残渣的分析和燃烧特性如燃烧速度或燃烧温度的测定,其结果如下：锰、铬酸铅、铬酸钡延期药的主要反应是由铬酸铅对锰的氧化。铬酸钡用作燃烧速度的调节剂,也就是说铬酸钡的含量越高,其燃烧速度就越低。在常压下,在200-750℃范围内,锰、铬酸铅二元混合物的热分析和锰、铬酸钡、铬酸铅三元混合物的热分析显示出宽的放热峰,而在降低压力时,则显示出强烈的放热反应。不含铬酸钡的锰／铬酸铅=30／70(按重量计算)的延期药的燃烧热具有一个最大值,但是,组份中锰的百分比含量较大时,该组份的线性燃烧速度较大,燃烧的压力指数小,表明固态反应在燃烧中起着重要作用。     

Pb_3O_4添加量对Mg/PTFE红外诱饵剂特性的影响

为研究四氧化三铅加入传统的镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)红外诱饵剂后对效能的影响,设计了11种配方并压制成药柱样品。用红外热像仪对样品燃烧过程进行观测及计算,得到样品燃烧时间、质量燃速、辐射面积、辐射亮度、辐射强度。结果表明:用四氧化三铅逐渐替换聚四氟乙烯会使样品的最高反应温度逐渐降低,四氧化三铅的质量分数越大,温度降低越多;随着四氧化三铅替换聚四氟乙烯的比例增大,辐射强度先减小后增大再减小,当四氧化三铅比例为35%时,烟火药辐射强度最大。     

硼系延期药燃烧时间与配比的关系探讨

为探讨硼系延期药中成分含量与延期时问的关系,进行了试验研究,并根据试验结果建立了铬酸钡含量与延期时间、药高的数学关系式。试验结果与理论分析表明：铬酸钡含量越高,延期时问越长,含量过高时延期药的燃烧时间精度变低,同时含量增加时,其假密度降低,药高增加;硼粉含量越低,延期药燃烧时间精度越高,宜控制其含量在10％以下,硼粉含量增加对药高影响不大。     

少烟推进剂制作过程中的适用期问题及其测定

主要由HTPB和AP组成的少烟复合推进剂有一缺点,即这种推进剂药柱具有产生声压振荡的燃速响应函数。在推进剂配方小加少量的(质量含量0.5％～1.2％)锆或氧化锆粉对抑制燃烧不稳定性很有效,然而锆粉的加入会加速氨基酯生成反应,使HTPB/AP推进剂药浆适用期变短。四环素能有效弥补由于加入锆粉而给固化工艺带来的麻烦。     

硼系延期药燃烧速度的影响因素研究

研究了硼粉纯度与铬酸钡粒度对硼系延期药燃烧速度的影响.通过正交试验得出:随着硼粉纯度的提高,延期药燃烧速度增加,纯度为97%的硼粉以及破碎处理后过200目筛的铬酸钡为最佳原材料;同时,得到了毫秒2～15段的最佳工艺条件.     

铝形貌对丁羟推进剂燃速特性的影响

基于丁羟四组元推进剂配方,考察了不同表面形貌的铝(Al)粉对端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂燃速特性的影响,通过扫描电镜(SEM)、激光粒度分布仪分别观察了两种粒度范围在5~10μm的Al粉表面形貌,采用水下声发射法测试了含不同Al粉的HTPB推进剂的燃速,并计算了燃速压强指数。结果表明,Al粉表面形貌可区分为表面附着铝斑粒和表面光滑两种,两种形貌都对HTPB推进剂的燃速特性具有一定的影响。低压段(3~5 MPa),Al粉表面附着铝斑粒时,HTPB推进剂的燃速增幅为1.33 mm·s~(-1),压强指数为0.36;Al粉表面光滑时,HTPB推进剂的燃速增幅为1.29 mm·s~(-1),压强指数为0.34。高压段(12~20 M Pa),Al粉表面附着铝斑粒时,HTPB推进剂的燃速增幅为4.47 mm·s~(-1),压强指数为0.67;Al粉表面光滑时,HTPB推进剂的燃速增幅为2.48 mm·s~(-1),压强指数为0.40。     

含TNAD改性双基推进剂的燃烧性能和热行为

用燃速测试法和高压差示扫描量热(PDSC)法研究了含1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂萘烷(TNAD)改性双基推进剂的燃烧性能和热行为。结果表明,用等质量的TNAD替代黑索今(RDX),在9~22 MPa范围内推进剂燃速均明显增加,且增幅均大于9%,在9~15 MPa,燃速平均提高约3 mm·s-1。燃速压强指数在9~15 MPa从0.26降至0.18,但在17~22 MPa范围内,燃速压强指数从0.10略有升高,为0.14。PDSC分析认为,双基组分(硝化棉NC/硝化甘油NG)与TNAD间存在强烈的相互作用,使二者分解速率加快,放热量增加,利于提高推进剂燃速。     

微米锆粉的热氧化过程研究

为探究微米锆粉的热氧化过程,进行锆粉氧化反应动力学分析,通过激光粒度分析、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等方法对所研究锆粉颗粒的粒径分布、微观形貌、元素含量以及物相特征进行了研究。通过热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)开展了不同升温速率的氧化过程研究,得到不同升温速率下锆粉氧化的DSC-TG曲线,进一步分析得到锆粉热氧化的动力学参数以及反应模型。结果表明,锆粉样品的粒径主要分布在15～46μm,颗粒形状不规则,且主要包含Zr元素,锆粉颗粒主要物相为金属Zr;锆粉氧化过程可以分为初始氧化,加速氧化、剧烈氧化和反应平衡四个阶段;锆粉的非等温氧化过程符合随机成核和随后生长模型函数,其积分表达式为G (α)=[-ln(1-α)]~(5/2)。因此微米锆粉热氧化反应动力学的活化能E_a为175.83 kJ·mol~(-1),指前因子A=1.91×108s~(-1),反应速率常数k=1.91×10~8exp(-2.1×10~4/T)。     

PGN/ADN推进剂的燃烧性能

采用靶线法在3.0～15.0MPa压强范围内,研究了固含量、铝粉含量、二硝酰胺铵(ADN)的粒径及含量、燃速调节剂及热稳定剂对PGN/ADN推进剂燃烧性能的影响。结果表明,ADN的粒径(450μm,450～900μm)和含量(0%～30%)增加时,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均适当增加;改变Al粉含量,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均无明显变化;添加适量(0.5%)燃速调节剂Fe2O3可增加推进剂的燃速并降低压强指数,添加适量(0.5%)燃速调节剂草酰胺可有效降低压强指数。添加适量稳定剂(1%)2-硝基二苯胺(2-DNPA)和N-甲基-4-硝基苯胺(MNA)可以使推进剂的压强指数分别由0.49降低到0.34和0.40。     

固体推进剂燃速的连续测定

本报告叙述了在连续变化的实验条件下测定固定推进剂药条瞬间燃速的简易的新方法。其燃速是用单位时间的失重率曲线的斜率来求得的。置于螺旋弹簧上的药条由于重量的变化会发生移位,这种移位可以用差动变压器检测出来。对两种聚硫化物的推进剂,或者用几个粘接起来的药条,于不同的条件下,即在一定压力和阶段性或连续变化的压力下进行了测定。此方法比以往测燃速的方法操作简便,且     

硼/铬酸钡延期药预点火反应机理研究

通过对3种不同配比的硼/铬酸钡延期药进行DTA、TG和DSC-TG热分析,研究了硼/铬酸钡延期药固相预点火反应,结果表明其反应主要集中在750℃附近,并根据燃烧残渣的X射线粉末衍射(XRD)结果,推测出零氧平衡时的化学反应方程式.     

亚铬酸铜/高氯酸铵超细复合粒子的制备与性能研究

采用搅拌研磨法制备了粒径小于０．１μｍ的亚铬酸铜超细粒子,然后在研磨腔内使高氯酸铵（ＡＰ）与亚铬酸铜超细粒子复合。复合粒子的形成,增加了亚铬酸铜与高氯酸铵的接触面积、提高了粒子的分散性及均匀性,使亚铬酸铜催化作用增强,ＡＰ的分解温度降低,进而使含ＡＰ复合推进剂的燃速提高。     

起爆药等离子体感度研究

半导体桥产生的等离子体起爆火工药剂时,存在起爆难易问题,即不同起爆药对等离子体的感度不同。通过研究示波器采集半导体桥引爆起爆药时的信号,获取了半导体桥释放能量、电压-时间曲线中二次峰持续时间、光信号出现时间以及电压断开时间等数据,并利用D最优化法程序对数据进行了处理。结果表明:斯蒂芬酸铅、叠氮肼镍、硼/铅丹由半导体桥产生的焦耳热引燃;苦味酸铅,叠氮化铅,硝酸肼镍,斯蒂芬酸钡由等离子体引燃,其感度顺序是:苦味酸铅叠氮化铅斯蒂芬酸钡硝酸肼镍。     

蒽对Pb_3O_4/Mg/PTFE红外诱饵剂远红外辐射性能的影响

为研究添加蒽(C_(14)H_(10))对四氧化三铅/聚四氟乙烯/镁粉(Pb_3O_4/PTFE/Mg)混合诱饵剂效能的影响,设计了6种配方迚行试验。首先测试了基础配方和蒽添加量为12%的配方的热分解性能,然后用8～14μm进红外热像仪测量了压制成的药柱样品的燃烧过程,计算出每个样品的燃烧时间、质量燃速、辐射面积、辐射亮度、辐射强度。结果表明:添加蒽后,药剂反应放热峰峰值温度提前;随着蒽添加量的增加,样品质量燃速变小,燃烧时间变长。     

DIANP对双基推进剂燃烧速率的影响

采用靶线燃速测速法,研究了新型增塑剂1,5-二叠氮基-3-硝基-氮杂戊烷(DIANP)的引入及含量变化对双基推进剂燃烧速率的影响,并讨论了不同催化剂对含有DIANP的双基推进剂燃烧速率的影响。实验结果表明:在爆热相近的情况下,DIANP部分取代硝化甘油,在10MPa下燃速可提高20%以上,压力指数升高20%左右,提高幅度与所使用的催化剂品种有关;在配方其它组分不变的条件下,用DIANP部分取代硝化甘油,随着配方中DIANP含量的增加推进剂爆热减小,燃速先增加然后降低,燃速存在一个最大值。     

ETPE发射药与RGD7硝胺发射药燃烧性能及热行为的对比研究

用密闭爆发器实验、差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了3,3-二叠氮甲基氧丁环/3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(BAMO/AMMO)基含能热塑性弹性体(ETPE)发射药和RGD7硝胺发射药的燃烧性能及热行为。结果表明:与RGD7硝胺发射药相比,ETPE发射药燃烧时间较长,燃速较低,燃速压力指数n大于1,而RGD7硝胺发射药燃速压力指数小于1。对于RGD7硝胺发射药,RDX的熔融吸热峰(204.8℃)不明显,且分解放热峰(240℃)滞后于硝化棉/硝化甘油(NC/NG)(194℃),而ETPE发射药中poly(BAMO/AMMO)分解温度(263℃)高于RDX(240℃)。ETPE发射药和RGD7硝胺发射药的不同燃烧性能归因于发射药中主组分的不同热行为。     

少烟富燃复合推进剂低压燃烧特性(英文)

研究了HTPB/AP富燃复合固体推进剂在0.1～1 MPa下的燃烧特性。结果表明,高压、高AP浓度和较小的AP粒子尺寸能促进稳定燃烧,提高燃速和燃烧效率,降低点火温度。亚铬酸铜(CC)作为增速剂能提高整个压力范围内的燃速,6%CC可降低推进剂点火温度16%,燃烧效率可达96%,而未添加CC的推进剂配方燃烧效率仅为31%～73%。研究表明,在极低的压力下Vieille燃速公式对此系列推进剂仍然适用。