发射药用聚二甲基丙烯酸乙二醇酯钝感包覆层性能研究

为研究高分子钝感发射药改变燃烧规律的机理,研究了其涂覆层的聚合条件.通过改变聚合方式、温度、时间、引发剂、聚合界面的方法,探讨了涂覆层的聚合工艺;通过材料试验机试验和热分解试验,研究了聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(PEDMA)涂覆层在不同温度下的力学性能及其热分解规律.研究发现,采用合适的工艺可制得钝感发射药;PEDMA在单基药表面形成钝感层且存在过渡的互穿网络结构,涂覆层和基体药的力学性能受温度影响差别较大,这一特性是高分子钝感药温度系数低的原因之一.热分解研究表明,PEDMA钝感发射药改变了传统单基药的燃烧规律,具有延迟点火和变燃速的特点.     

高分子钝感发射药的低温感机理

为研究聚二甲基丙烯酸已二醇酯(D1)钝感的单基发射装药的低温度系数机理,在不同温度条件下,采用动态机械分析仪、材料试验机等研究了D1和单基发射药的物化性能(线膨胀系数及力学性能),通过密闭爆发器、中止试验等,对钝感多气孔单基发射药的燃烧性能进行了分析.结果表明,D1和单基药的热膨胀系数有较大的差异,中止燃烧破孔率常温小于低温.高分子钝感发射药的低温感效果是两种作用的综合结果:(1)由于发射药和钝感剂在不同温度下膨胀系数的差异,导致低温下钝感剂和发射药之间界面产生空隙,从而增加了发射药的低温燃面;(2)对于多孔钝感发射药,其低温破孔机理也发挥了一定的降低温度系数的效果.     

一种新型聚酯钝感剂在发射药中的应用

采用水相钝感法工艺制备了含新型聚酯钝感剂的单基药和高能硝胺发射药,通过常规理化性能测试、密闭爆发器和加速长贮等实验研究了聚酯钝感剂对两种发射药性能的影响。结果表明,聚酯钝感剂与单基药和高能硝胺药相容性良好,具有挥发性小、抗迁移性能强等优点,能够显著提高单基药的燃烧渐增性;含聚酯钝感剂的发射药加速老化长贮实验前后,初速跳差小于10m/s,其内弹道性能几乎无变化。     

具有洁净燃烧特征的高分子钝感枪药

总结了具有洁净燃烧特征的高分子钝感枪药的研究情况。对钝感枪药进行了配方设计、球型药制备、钝感药制备和性能测试，结果表明，高分子钝感枪药具有枪口烟雾小，燃烧洁净，膛压低、初速高，温度系数小，抗迁移能力强等显著优点。新型发射药主要采用了高氧含量的高分子钝感剂、新型安定剂等新材料和新工艺。     

单基药燃气生成的控制方法

用高分子单体G和引发剂Y涂覆在带有微孔的单基药表层，然后使其聚合，形成高分子涂覆层，能较好地控制单基药燃气生成。该方法制备的单基药具有较好的燃烧渐增性和明显的低温度效果。     

高能钝感发射药在炮射导弹中的应用

通过理论分析、发射药选择、钝感药制备和弹道性能测试，研究了炮射导弹用高分子钝感GR发射药装药。结果表明：高分子钝感GR发射药用作炮射导弹发射药装药具有膛压低、初速高、炮口烟雾小等显著优点。新装药主要采用了GR发射药(一种含黑索今的高能发射药)、高氧含量的高分子钝感剂及其钝感工艺等新材料和新工艺。     

钝感发射药燃烧稳定性研究

对3个主流药型的发射药，即单基药、双基药和硝胺药经两种钝感方法处理后的燃烧稳定性进行了分析和评价，总结了不同钝感方法对发射药燃烧稳定性的影响规律。结果表明，两种钝感处理方法使火药燃烧呈现明显的燃速渐增性，但同时也增大了火药燃烧的不稳定性，并使火药的燃速压力指数上升。     

高性能改性单基发射药的制备与性能

以高氮量单基发射药为原料,使用先吸收NG、后吸收聚酯钝感剂的两步法工艺,成功制备出高能钝感单基药（HEDS）。试验表明,对比单基发射药,HEDS发射药的能量更高,燃烧渐增性更强,吸湿性更小。随NG加入量增大,钝感剂加入量减小,HEDS发射药的爆热增大。HEDS发射药具有十分优异的燃烧渐增性能,且钝感剂含量对其燃烧渐增性有显著影响,这种特性与其特殊结构有关。HEDS发射药的点火性能有待改进。     

高性能改性单基发射药的制备与性能

以高氮量单基发射药为原料,使用先吸收NG、后吸收聚酯钝感剂的两步法工艺,成功制备出高能钝感单基药(HEDS).试验表明,对比单基发射药,HEDS发射药的能量更高,燃烧渐增性更强,吸湿性更小.随NG加入量增大,钝感剂加入量减小,HEDS发射药的爆热增大.HEDS发射药具有十分优异的燃烧渐增性能,且钝感剂含量对其燃烧渐增性有显著影响,这种特性与其特殊结构有关.HEDS发射药的点火性能有待改进.     

无机钝感剂在深钝感发射药中的应用研究

叙述无机钝感剂应用于发射药的钝感技术，根据密闭爆发器测试结果讨论了该钝感剂的钝感效果；用ＩＣＰ－ＡＥＳ法研究了该钝感剂的迁移量随老化温度和时间的变化规律；并用ＤＳＣ法分析了该钝感剂对发射药钝感层热分解性能的影响。     

低温感发射药包覆层的力学性能

针对现有太根包覆发射药,研究了其内外包覆层在不同温度下的力学性能。通过拉伸、压缩和冲击试验,探讨了内外包覆层力学性能的差异,并通过中止燃烧试验,得出实际太根包覆药在不同温度下的破孔规律。研究发现,太根药内外包覆层的力学性能受温度影响较大,可利用这一特性来制造低温感包覆药。加入阻燃剂二氧化钛后,包覆层的力学性能降低,但在不同温度下的变化趋势不变,不会对包覆药的整体效果造成不利影响。     

变燃速发射药的低温感性能

根据银纹厚度随温度的变化,改变火药燃烧面和建立一个补偿系统,使变燃速发射药具有低温度系数。通过扫描电镜观察变燃速发射药的微观结构,观察到外层的银纹和银纹厚度随温度的变化情况;通过密闭爆发器实验,对发射药高、低、常温的燃烧性能进行了对比;在30mm火炮上进行内弹道试验,观察其温度系数的变化。结果表明。银纹厚度随温度的变化改变火药的燃烧面积,从而改变了变燃速发射药的气体生成速率;变燃速发射药高、低、常温燃烧性能变化不大;变燃速发射药具有较低的温度系数。     

NG含量对改性单基发射药燃烧性能的影响

以高氮量5/7单基发射药为基体药粒,通过先浸渍吸收NG、后吸收聚酯钝感剂NA的两步工艺制备出改性单基药,在制备过程中,NA含量恒定,浸渍NG的质量分数为5%、10%和15%,制备出3种NG含量的改性单基药样品RN-a、RN-b和RN-c。采用密闭爆发器试验和30mm弹道炮内弹道试验,研究了NG含量对改性单基药燃烧性能的影响。结果表明,所制备的3种改性单基药样品的燃烧渐增性均优于基体药;在保持最大膛压不增加的情况下,弹丸初速较5/7单基药装药分别提高36.9、91.7和57.4m/s。在制备工艺过程中,通过调节NG的含量,能够改善改性单基药的燃烧性能,实现大幅度提高炮口初速的目的。     

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。     

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。     

DAGQ发射药膛内静态和动态燃烧性能

为了研究DAGQ发射药在膛内的燃烧性能,以经典内弹道理论为基础,建立了发射药膛内燃烧测试系统和处理方法,通过密闭爆发器燃烧试验和微波干涉法发射药膛内动态燃烧性能试验,研究了DAGQ发射药的静动态燃烧规律及不同温度下的动态燃烧特性。结果表明,所建立的试验系统和处理方法,能够很好地获得弹丸在膛内的运动过程。DAGQ发射药的静动态燃速都存在转折现象,静态燃速在转折点前压力指数大于1,转折点后压力指数都远小于1,动态燃速压力指数基本都小于1。在膛内燃烧过程中,由于高速气流对发射药的燃面冲刷,使得膛内的动态燃速要大于密闭爆发器内的静态燃速,并且随着膛内压力的增大,燃速相差越来越大。     

纳米ZnO立方体催化AP热分解及其在HTPE推进剂中的应用

为改善高氯酸铵(AP)的性能,从而改善复合固体推进剂的燃烧性能,采用AP辅助的金属有机骨架结构(MOF)热分解法合成纳米ZnO立方体催化剂(n-ZnO/cube);采用XRD、FESEM、TEM等对其形貌进行了表征,分析了其比表面积和孔径分布;采用TG-DTA分析了其对AP热分解的影响;将其加入到HTPE推进剂中,测试了其对推进剂工艺性能、安全性能、力学性能及燃烧性能的影响。结果表明,n-ZnO/cube催化剂具有大的比表面积(70.5m2/g)和大量的孔道结构,将AP热分解的高温分解峰从413℃降至279℃,放热量从584J/g增至1520J/g,分解活化能从151.1kJ/mol降至65.3kJ/mol;将质量分数2%的n-ZnO/cube加入到HTPE推进剂中,推进剂的燃速(20℃,6.86MPa)从12.01mm/s提高到16.16mm/s,工艺性能、安全性能、力学性能、燃速压强指数(0.42,20℃,3~16MPa)、燃速温度敏感系数(2.02×10^-3℃^-1,-55~70℃,6.86MPa)均未受到明显影响,表明纳米ZnO立方体结构对AP热分解表现出良好的催化性能,是HTPE推进剂的一种具有潜力的燃烧调节剂。     

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。