基于密闭爆发器的等离子体诊断系统研究

为了快速有效地诊断火药燃烧时生成的等离子体密度,设计了一套基于密闭爆发器的等离子体诊断系统,并采用光谱法对等离子体进行诊断。诊断结果表明:通过设计的等离子体诊断系统可以诊断出火药燃烧时的发射光谱,从而获得相应的等离子体密度。     

密闭爆发器检验发射药实验数据的统计分析和研究

密闭爆发器实验是检验发射药质量和均匀性的一种标准测试方法。本文用数理统计的理论对密闭爆发器实验数据进行分析，研究检测发射药实验值的分布规律，提出新的验收发射药质量和预测其性能的较科学的分析方法，还就确定验收标准值和由验收标准值推算置信度的方法作了较深入的讨论。     

等离子体点火密闭爆发器中压力信号的小波分析

采用小波阈值法对等离子体点火密闭爆发器实验的压力信号进行降噪,选择平滑度和均方根误差建立多指标融合的评价体系,比较不同小波基函数、阈值方法、分解级数等条件下密闭爆发器实验压力信号的去噪效果,根据评价指标选择去噪效果最佳的小波参数。计算结果表明,小波基函数为db8,分解级数为8,阈值采用Birge-Massart策略,使用软阈值方法处理后的信号去噪效果最佳。应用势平衡理论分析去噪后的密闭爆发器实验压力曲线,确定与发射实验压力曲线的势平衡点相对应的等效势平衡点,分析不同输入电能条件下密闭爆发器实验等效势平衡点处ψ_e值的变化,从而研究发射药燃烧特性。结果表明：在密闭爆发器实验中,等离子体作用下等效势平衡点处压力升高,达到等效势平衡点时间缩短,相应的ψ_e值减小。     

不同金属粉在等离子体点火中的作用研究

为了研究不同金属粉在等离子体点火中的形貌特征及对发射药点火燃烧性能的影响,设计了新型的圆盘状等离子体发生器,采用铝粉和铜粉进行了敞开环境中的等离子体点火试验及密闭爆发器中的点火燃烧试验。实验结果表明:与含铝粉的等离子体相比,含铜粉的等离子体点火产生的灼热粒子物质较多,更有助于发射药的点燃;而含铝粉的等离子体点火持续时间较长,使得发射药的燃气生成速率有了较大提高,改变了发射药的燃烧渐增性。说明金属粉的存在能够对等离子体的点火效能产生影响,通过选取匹配性的金属粉及等离子体的装填控制条件,有可能对发射药的燃烧规律进行控制。     

等离子体点火条件下火药燃速的实验研究

利用改进的密闭爆发器对等离子体增强火药燃速的特性进行了实验研究.基于几何燃烧定律的假设,提出了等离子体作用下火药燃速的计算模型.针对等离子体是由外部电能以设定的波形和能量加在等离子体发生器上而产生的,模型重点考虑了脉冲放电波形和能量的影响.对单基药进行的密闭爆发器实验表明,火药燃速在等离子体注入期间显著增强,在放电功率达80 MW时燃速可增加2～3倍.该文提出的燃速实验方法对寻找与等离子体作用匹配的火药从而发挥电热化学发射技术的潜在优势具有重要意义.     

一种中心管式等离子体发生器点火性能研究

通过自行设计的中心管式等离子体发生器,开展了等离子体点火特性和30mm火炮试验研究。结果表明:等离子点火可以大大缩短发射药点火延迟时间,有利于发射药的瞬时点火;与底喷式等离子体发生器相比,中心管式等离子体发生器可以产生更多的等离子体,并可以通过调整起爆丝的数量,提供不同的点火能量;在相同装药量情况下,与常规点火比较,中心管式等离子体点火显著缩短了高能硝胺发射药的点火时间,增强了发射药燃烧性能,弹道性能获得了一定提高,示压效率提高了2.4%。     

密闭爆发器实验过程中的热散失修正研究

针对密闭爆发器实验过程中压力迅速变化的特点,提出考虑压力因素的热流密度方程,建立密闭爆发器实验中内壁传热的一维半无限大传热模型,推导出实验过程中的传热表达式,并使用该模型对双芳-3(SF-3)、太根(TG)及含黑索今5%(TD-15)和含黑索今30%(TD-30)的三基发射药密闭爆发器实验结果进行了实例验证.结果显示该模型修正出的总热散失与理论值的误差在10%以内,对双芳-3发射药修正得到的燃速压力指数(0.9864)接近该发射药的期望值(1).     

密闭爆发器压力损失对起始动态活度比的影响

为研究密闭爆发器试验压力损失对发射药起始动态活度比的影响,分别对未破碎发射药、低温和常温破碎硝胺发射药、破碎15/9发射药进行了起始动态活度比试验分析.根据实际试验条件与计算需求,采用能够修正密闭爆发器试验中燃烧全过程压力曲线的方法对不同破碎发射药试样的试验结果进行了压力修正,计算了压力修正前后破碎发射药的起始动态活度比的相对误差.分析结果表明,压力损失对发射药起始动态活度比的影响较小,在实际试验中可以依据实际条件选择是否进行修正.     

等离子体与发射药相互作用的研究

介绍了近年来国外进行等离子体与发射药相互作用的实验及理论研究方法、主要研究成果和发展动态。实验内容包括发射药在等离子体作用下的点火实验,等离子体作用下测量发射药燃速的方法,以及研究等离子体增强发射药燃烧机理的实验设计。理论研究主要是如何建立合理的等离子体模型。     

密闭爆发器压力损失及其修正方法

本文分析了造成密闭爆发器实验时压力损失的两个因素,建立了压力损失修正方法的理论关系式.该关系式包括了热散失及气体所作膨胀功对压力损失的影响.同时也反映了燃气热力参数及余容对压力损失的影响.为了便于应用,对理论关系式进行了必要的简化,并通过实验综合出压力损失修正方法的实用关系式.经测定火药力、余容的大量实验表明,新建立的修正方法具有实用价值,可以取代经典修正方法.     

包覆药等离子体点火及燃烧性能的实验研究

在密闭爆发器中对等离子体点燃包覆药进行试验研究,并与常规电底火方式的包覆药密闭爆发器试验进行对比.试验分析结果表明:等离子体脉冲点火可以改善这种包覆药的点火和燃烧性能;通过调节等离子体脉冲的相关参数,可以相应调节包覆药的点火和燃烧性能参数.     

固体推进剂电弧点火延迟时间仿真研究

首先对电弧进行了仿真研究,得到了不同电弧功率下电弧温度时间特性,然后利用该温度特性,作为固体推进剂点火的边界条件,采用数值差分方法,计算了固体推进剂的点火延迟时间;结果表明：固体推进剂的点火延迟时间随着电弧功率的增大而减小,当电弧功率从50 W 增加到500 W 时,固体推进剂的点火延迟时间从8．82 ms 减小到0．99 ms,并且随着电弧功率的升高,点火延迟时间减小的速度减慢。     

点火药量对发射药燃烧性能的影响

以硝化棉（NC）为点火药,装药密度为0．12 g／cm3,编号为1＃、2＃、3＃、4＃4种发射药为研究对象,采用密闭爆发器实验测试方法,研究点火压力的改变对发射药燃烧性能的影响。研究表明：随着点火压力的升高,发射药的点火延迟期和燃烧时间均缩短;点火压力越高,基于L－B曲线的燃烧渐增性也更好;4种发射药基于ψ－I／I′K曲线的燃烧渐增性强弱顺序为4＃＞1＃＞2＃＞3＃。     

低敏感高能发射药等离子体点火研究动态

介绍了发射药等离子体点火的试验、机理和模型研究的最新进展。分析了等离子体点火技术应用于低敏感高能发射药的可行性,提出了开展低敏感高能发射药等离子体点火研究的概念框架、关键内容以及相关技术措施等。低敏感高能发射药等离子体点火研究应该充分利用电热化学炮中等离子体点火技术的研究成果。在深刻认识低敏感高能发射药特殊配方与等离子体相互作用规律的基础上,合理进行等离子体能量输出功率调控和点火结构设计。     

某压裂火药燃烧速度特征与温度关系的密闭爆发器实验研究

为模拟某压裂火药在油井作业中燃气的压力变化规律,需要确定火药的燃烧速度与其温度的关系。利用密闭爆发器实验系统,获得不同温度条件下火药燃气的压力随时间的变化曲线。基于内弹道火药燃烧特征量静态分析方法,计算出不同温度下火药的燃烧速度定律,并进一步计算燃速系数与温度的关系。通过拟合得出火药的燃速随温度增长的指数式变化函数,通过误差分析判定该函数适用于30℃～150℃的温度变化区间,为不同温度下的井下模拟计算提供了理论支持。     

模压可燃药筒点火特性

采用密闭爆发器试验考察了可燃药筒定容点火性能,分析了装填密度与点火强度对可燃药筒定容点火性能的影响,并与4/7-单的定容点火特性进行了比较.结果表明,可燃药筒的点火过程分为3个阶段,电点火击发阶段、着火阶段与可燃药筒初始燃烧阶段.与4/7-单相比,可燃药筒的点火段压力上升迅速,燃气生成速率大,点火时间短.随着点火强度的提高,可燃药筒定容点火时间缩短,压力上升速率加快,而装填密度对药筒点火特性影响不明显.