叠氮硝胺发射药的燃烧性能调控技术

为改善叠氮硝胺发射药的燃烧性能,以小分子多炔基化合物(TPTM)作为钝感剂前驱体,采用转鼓喷涂工艺对其进行表面钝感处理,TPTM与发射药组份1,5-二叠氮基-3-硝基-3-氮杂戊烷(DIANP)在60 ℃反应,形成网状结构大分子钝感剂,并通过密闭爆发器试验、热加速老化试验和14.5 mm机枪试验表征了钝感效果,通过30 mm火炮试验考核了钝感发射药的内弹道性能。结果表明: 钝感叠氮硝胺发射药的初始燃速降低15%左右、渐增性燃烧特征量L_m/L₀大于1.5、长储稳定性好,在30 mm炮上具有良好的内弹道性能。     

高分子钝感剂在两种发射药中的迁移性能

采用高分子钝感剂NA聚酯湿法钝感得到叠氮硝胺和高能硝胺两种钝感发射药,用高温加速长贮寿命试验的方法来研究NA钝感剂在发射药中的迁移性能。利用密闭爆发器和内弹道试验法,对加速长贮前后的两种钝感发射药动、静态燃烧性能进行研究,结果表明,加速长贮前后两种钝感发射药的爆热、p-t曲线及内弹道性能没有明显变化。利用显微红外光谱法测定两种钝感发射药长贮前后NA钝感剂的浓度分布,结果发现浓度分布也没有变化。表明NA钝感剂抗迁移能力强,可以满足叠氮硝胺发射药和高能硝胺发射药的长贮性能要求,用其制得的钝感发射药具有良好的弹道稳定性能。     

堵孔钝感高能叠氮硝胺发射药的性能

为了解决高能叠氮硝胺发射药燃烧渐增性欠佳及低温感效果较差的问题,采用高分子复合材料堵孔和含能复合材料钝感的两步法工艺,制备了3种内孔被高分子复合材料形成的“塞子”封堵、表面被钝感的钝感高能叠氮硝胺发射药(本研究称之为堵孔钝感发射药)。采用爆热和密闭爆发器试验,研究了堵孔钝感发射药的能量性能及静态燃烧性能。结果表明,与空白药相比,随着堵孔材料及钝感材料含量的增加,3种堵孔钝感发射药WCBF-1/18、WCBF-2/18和WCBF-3/18的爆热分别下降2.6%、3.6%和4.3%,燃烧渐增性增强且燃烧渐增性因子Pr值由0.471分别提高到0.552、0.563和0.576。3种堵孔钝感发射药WCBF-1/18、WCBF-2/18和WCBF-3/18的高温相对燃烧活度温度系数的绝对值均值分别为2.87%、1.89%和1.56%,相较于空白药均有所下降,表明堵孔钝感发射药高常温区间内低温感效果好。     

颗粒模压发射药的燃烧性能

以粒状高能硝胺发射药RGD7A-6/7药为基药,采用密闭爆发器和30 mm模拟弹道炮试验,研究了颗粒模压发射药模块的密度和基药的表面处理方法对其燃烧性能的影响。分析了不同模块的密度、不同表面处理基药的颗粒模压发射药的燃烧p-t曲线、L-B曲线特征,得到了模块的密度和基药的表面处理方法对颗粒模压发射药的燃烧性能的影响规律。研究结果表明:在一定密度范围内(1.0~1.5 g.cm-3),模压药越密实,燃烧渐增性越好;经过表面钝感、包覆后的基药压制成型的模压发射药MD7燃烧渐增性最好。内弹道试验结果表明,MD7在膛压低于空白药29.7 MPa的情况下,弹丸初速提高了6.6%,炮口动能提高了13.8%。     

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。     

改性单基发射药温度系数研究

采用"浸渍-钝感-包覆"工艺,制得了改性单基发射药。采用密闭爆发器和857-30 mm制式弹道炮研究了该发射药的燃烧性能和内弹道性能。分析了改性单基发射药的结构。结果发现,与制式单基发射药相比较,改性单基发射药无论是常温还是高低温,初速至少提高5%。所制得的改性单基发射药在857-30 mm制式弹道炮上具有低温度系数的特点,这是由端面封堵拉链状结构的形成及药体表面变软引起的。     

改性单基药表层功能组分浓度分布对燃烧性能的影响研究

在水溶液中进行增能钝感,制备了改性单基发射药样品.通过显微红外光谱法测定了所得发射药中功能组分的浓度分布.采用密闭爆发器和内弹道实验法,研究了发射药的动、静态燃烧性能.结果发现,硝化甘油浓度沿药粒径向呈抛物线状分布,钝感剂NA聚酯浓度由表及里呈指数规律下降的形式分布.硝化甘油渗透越深,钝感剂由表及里下降越慢,所对应发射...     

钝感三基发射药的燃烧性能

针对含水溶性组份硝基胍(NGu)的三基发射药,采用水相搅拌工艺制备出钝感发射药样品,进行了高分子钝感技术研究。通过扫描电镜研究了加入饱和剂和未加入饱和剂的两种钝感发射药样品的表面状态。结果表明,与未加入饱和剂的钝感工艺相比较,采用添加饱和剂的钝感工艺制得的发射药表面结构致密。采用可控点火参量模拟装置进行点火试验;在药室容积100cm3,装填密度0.2g.cm-3,点火压力10MPa的条件下进行了密闭爆发器试验;选用14.5mm弹道枪进行了内弹道试验。结果表明,钝感处理后的发射药样品点火延迟时间(6.86,5.72ms)延长,燃烧渐增性能增强,内弹道性能提高,且添加饱和剂的发射药性能比未添加饱和剂的优良。     

BAMO/AMMO共聚物基高能固体推进剂能量特性计算和分析

用"能量计算之星"程序(ECS)计算了以3,3-二叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-甲基-3-叠氮甲氧基氧杂环丁烷(AMMO)的嵌段共聚物(BAMO/AMMO)为黏合剂的高能固体推进剂的能量特性。研究了添加不同增塑剂(1,5-二叠氮-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)、聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、N-丁基-2-硝酸酯乙基硝胺(BuN ENA))、氧化剂(高氯酸铵(AP)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)及呋咱类化合物(3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、二硝基偶氮氧化二呋咱(DNAF)、二叠氮基偶氮氧化呋咱(DAAOF))和高能燃料(铝粉(Al)、三氢化铝(AlH 3))对推进剂能量特性参数(比冲(ISP)、燃温(Tc)、氧系数(φ),等)的影响规律。结果表明:Bu NENA增塑的推进剂比冲高于DIANP或GAP增塑的BAM O/AM M O基推进剂。Bu NENA增塑的推进剂中,随着C L-20逐步替代AP,推进剂的Tc呈现先增后减的趋势。当CL-20含量大于55%时,推进剂比冲基本保持不变,趋于最大值。当C L-20完全替代AP,比冲下降。以D N AF代替C L-20可使推进剂比冲由2723.71 N·s·kg-1提高至2798.00 N·s·kg-1。以AlH 3替代Al与CL-20,同时提高体系φ时,推进剂能量得到大幅提高。     

含多种能量基叠氮增塑剂合成与性能研究进展

与仅含叠氮基(─N₃)的增塑剂相比，含多种能量基的叠氮增塑剂往往具有更大的密度、更高的氧平衡、更突出的能量性能等，能赋予推进剂更大的比冲和更好的燃烧性能，成为该领域的研究热点。然而如何在分子层面精准调控结构中微观能量基的种类、数量及其区域分布位置等重要参数，成为设计合成高能量密度、钝感、低玻璃化转变温度、高热稳定性、高氧平衡含能增塑剂的关键。为此综述了自20世纪七十年代末报道的含硝基(─C─NO₂)、硝酸酯基(─O─NO₂)、硝胺基(─N─NO₂)、氟胺基(─NF2)以及呋咱基(1,2,5-噁二唑基)5种叠氮增塑剂在分子设计、合成、性能表征及推进剂应用研究方面的进展，梳理了研究中存在的问题及不足，给出了合成综合性能优良的多种能量基叠氮增塑剂的几点建议，并指出含─C─NO₂和─N─NO₂叠氮增塑剂是兼顾分子性能和合成难度的潜在研究方向，以期为从事该领域工作的科研人员提供些许借鉴和参考。     

大弧厚深钝感球扁药的定容燃烧性能

利用密闭爆发器试验研究了大弧厚深钝感球扁药的定容燃烧性能 .揭示了钝感球扁药要达到渐增性燃烧就必须控制钝感层的厚度以及钝感剂在球扁药本体中的浓度梯度分布 .因此必须对钝感过程中钝感剂加入量、钝感时间、钝感方式以及驱溶控挥方法进行优化组合     

含RDX的叠氮硝胺发射药热分解与燃烧性能

用高压差示扫描量热法(DSC)与密闭爆发器实验,对比研究了均质叠氮硝胺发射药(DA3),和含DA3、RDX质量分数分别为85%、15%的DAR15发射药及含DA3、RDX质量分数分别为75%、25%的DAR25发射药的热分解及燃烧性能。结果表明,DAR15及DAR25发射药的DSC有两个放热峰,峰值温度约为210℃第一个放热峰由DA3分解所致,峰值温度约为236℃的第二个放热峰由RDX的分解引起,而DA3仅呈现一个放热峰。随着RDX含量增加,第一个峰的放热量减少,第二个峰的放热量增加。与DA3相比,DAR15及DAR25在40～120 MPa压力范围内燃速压力指数变大,在120 MPa～pdpm(压力陡度的最大值所对应压力)压力范围内燃速压力指数降低。RDX的引入使DAR15及DAR25发射药的起始燃速及起始燃气生成猛度降低,燃烧渐增性提高。     

深钝感球扁药发射装药膛内实际燃烧规律

应用内弹道势面衡理论研究了深钝感球扁药发射药膛内实际燃烧规律。密闭爆发器试验揭示了在控制好球扁药的钝感层的厚度及钝感剂在球扁药本体的浓度梯度分布时,可实现相对渐增性燃烧,由基大口径火炮射击试验数据的分析给出了深钝感球扁药发射装药势平衡点的位置和该点处的参数值,建立了膛内的实际燃气生成函数,结果表明内弹道势平衡理论为研究深钝感球扁药发射装药膛内实际燃烧规律开辟了一个新途径,本研究了建立深钝感球扁药发射装药实际燃烧规律的内弹道解法奠定了基础。     

横切棒状和包覆粒状发射药混合装药定容燃烧性能

为了研究横切棒状和包覆粒状发射药混合装药的定容燃烧性能,制备了9/19的横切棒状药和含有Ti O2的高分子阻燃太根7/19包覆粒状发射药,对不同混合配比的横切棒状药和包覆粒状发射药进行了密闭爆发器试验,测定了发射药在不同装填密度下的定容燃烧性能,研究了混合比对混合装药定容燃烧性能的影响规律,分析了横切棒状药和包覆粒状发射药共同燃烧相互作用。结果表明:装填密度对发射药混合装药定容燃烧性能产生影响,随着装填密度增加,侵蚀燃烧降低,燃烧渐增性增加。混合比例对混合装药燃烧渐增性产生影响,在装填密度为0.20 g·cm~(-3)和0.32 g·cm~(-3)条件下,横切棒状和包覆粒状发射药获得较佳燃烧渐增性的混合比例分别为4∶6和3∶7。横切棒状药和包覆粒状发射药混合装药燃烧的相互影响主要表现在燃烧前期,横切棒状药改善了包覆粒状发射药的点火;燃烧中后期,横切棒状药和包覆粒状发射药燃烧趋于独立。     

一种含能硝基化合物对低燃速低燃温双基推进剂性能影响

为进一步降低低燃速低燃温双基推进剂的燃速、燃温,对一种含能硝基化合物的降温、降速效果进行了实验研究,设计了系列含无机铅盐、有机铜盐及过渡元素金属催化剂的双基配方。通过燃速测试及高压差示扫描量热法(PDSC)研究上述推进剂的燃烧性能和热分解特性。含该硝基化合物的推进剂DSC曲线呈三峰放热,放热峰峰温分别在200℃、280℃、350℃左右,第三峰不明显。结果表明:该含能硝基化合物能有效降低推进剂的燃速、燃温,但使推进剂的压强指数增大,而加入催化剂能改善推进剂的燃烧性能,使压强指数降低,分解放热量也降低。     

双基球扁药中的钝感剂迁移现象及其对燃烧性能的影响

为研究双基球扁药贮存过程中钝感剂的迁移现象,采用显微拉曼技术,表征了经加速老化后小分子钝感剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和高分子钝感剂聚新戊二醇己二酸酯(NA)在双基球扁药中的浓度分布状态;并利用密闭爆发器试验,测试了双基球扁药的燃烧性能。结果表明,在由表及里的一维方向上,钝感剂DBP、NA的浓度呈指数规律变化,符合Fick第二扩散定律;加速老化过程中,在双基球扁药中DBP的迁移是双向的,钝感剂分布的浓度梯度会逐渐降低,扩散深度增加,浓度峰值位置向内偏移,双基球扁药燃烧渐增性能也随之下降;高温会加剧钝感剂的迁移现象,65,75,85℃高温条件下老化10天的球扁药样品,其燃烧渐增性特征值分别为1.3351、1.2917、1.1888;随着温度的升高,双基球扁药的燃烧渐增性能下降幅度也随之加大;而在相同条件下,NA较DBP具有更好的抗迁移特性。     

粘结压实药柱变容燃烧中止实验研究

为研究压实装药在变容情况下的动态燃烧稳定性、安全性能及不同表面处理方法对动态燃烧渐增性能的影响,将太根小粒药表面进行解体预处理后,采用乙醇/丙酮高温热蒸汽软化法将其压实成堆积密度为1.35 g·cm^-3的药柱,再进行表面处理,得到待测的压实药柱样品。利用设计自制的变容燃烧模拟器进行动态燃烧中止试验,并记录燃烧过程的压力-时间曲线。与用纯的硝化棉胶包覆的压实药相比,添加点火敏化剂包覆样品易于点火,而添加钝感剂的包覆样品点火滞后,动态活性降低,燃烧渐增性较好。所制得的粘结压实药解体完全、燃烧稳定,药粒无破碎,发射过程是安全的。结果表明:合适的表面处理方法能有效抑制粘结压实药柱的起始燃气生成速率,实现较好的渐增性燃烧。