由密闭爆发器实验数据分析变燃速发射药的燃烧渐增性

为进一步研究变燃速发射药的燃烧渐增性,提出了一种利用密闭爆发器实验数据描述发射药能量释放规律的数学物理模型.通过密闭爆发器实验,研究了一种中心开孔式双层硝胺变燃速发射药试样的燃烧渐增性.结果表明,所提出的数学物理模型可以用来定量地判断发射药燃烧的渐增性强弱;所研制的硝胺发射药显示出了渐增性燃烧的特点,并且可以通过调节配方和药型尺寸,达到调节控制其燃烧渐增性的效果.     

变燃速发射药的原理与实现方法

根据身管武器内弹道特点,提出了变燃速发射药的概念,论述了基本原理和实现该原理的技术方法。采用内层为高燃速发射药,外层为低燃速发射药。达到变燃速的目的。实验证明,两层结构的变燃速发射药具有所希望的能量释放规律,表现出很好的渐增性燃烧。变燃速发射同时还具有高能量、普遍适应性、高安全性等特点。     

胶黏固结发射药的燃烧性能

以变燃速发射药为基体,用含能胶黏剂对其药粒表面微胶化处理,压实固结,制成胶黏固结整体变燃速发射药,解决固结装药的燃烧渐增性问题。将高装填密度和变燃速发射药的燃速渐增特性结合在一起,可有效控制高装填密度发射药的燃气释放。由密闭爆发器实验得出变燃速发射药和胶黏固结药的p-t和L-B曲线,并对两种发射药曲线进行对比分析。结果表明,胶黏固结发射药基本保持变燃速发射药的高燃烧渐增性,具有高装填密度和燃烧再现性。     

变燃速发射药的燃烧性能

介绍了变燃速发射药的原理和实现方法。内层采用高燃速发射药．外层为低燃速发射药．从而达到变燃速的目的;分析了双层结构变燃速发射药的密闭爆发器燃烧性能及30mm火炮内弹道试验结果。与高分子包覆单基发射药相比,双层结构变燃速发射药具有较好的燃烧渐增特性和明显的低温度系数效果。     

黑索今对变燃速发射药力学及燃烧性能的影响

变燃速发射药在其内层中添加高能硝铵炸药黑索今达到了内层快速燃烧的目的,同时黑索今的引入也影响了整体发射药的力学性能.通过抗拉强度、剪切强度的测试对比及密闭爆发器燃烧现象的比较,得出结论,随着黑索今含量的增加,变燃速发射药抗拉强度和剪切强度均减小,同时燃烧渐增性变优;随着黑索今粒度的变大,发射药抗拉强度减小,同时燃烧渐增性变差.     

双层管状变燃速发射药的燃气生成规律

为建立气体生成猛度Г与已燃发射药质量分数ψ的理论表达式,对双层管状变燃速发射药的燃气生成规律进行了理论分析。在服从几何燃烧定律的条件下,以双层管状药的初始药形尺寸及内外层药的燃速比、密度比为基本变量,推导出变燃速发射药的Г-ψ表达式,得出发挥双层变燃速管状药渐增性燃烧特点所需的临界长径比。通过Г-ψ计算曲线,说明这种发射药的内径、长径比及燃速比影响其燃气生成规律。结果表明,当双层管状发射药的初始药形尺寸及内外层药的燃速比取值适当时,会出现前期为渐增性燃烧、中后期有一个Г值的阶跃情况。     

七孔变燃速发射药内弹道性能的数值计算

基于经典内弹道理论建立了七孔变燃速发射药的内弹道模型。在Ф30mm火炮装填条件下,用C语言编写的计算程序,对标准七孔发射药以及不同内外层火药力和不同内外层燃速比的七孔变燃速发射药的内弹道性能进行了数值计算。结果表明,七孔变燃速发射药比标准七孔发射药具有更好的燃烧渐增性,在膛压变化较小的情况下,弹丸初速有较大提高,约5%左右。调节七孔变燃速发射药内外层火药力可以有效控制膛压和提高弹丸初速。随着内外层燃速比的增大,膛内最大压力和弹丸初速逐渐降低,燃烧分裂点和结束点向后推移,七孔变燃速发射药的内外层燃速比一般取2左右为宜。     

多层发射药的燃烧特性

利用已建立的圆环状多层发射药燃烧模型得到多层发射药的理论燃烧猛度Γ-Ψ曲线,并通过密闭爆发器实验测试了不同结构的多层发射药的静态燃烧性能,讨论了结构对多层发射药燃烧渐增性的影响。结果表明,火药燃去量处于0.2~0.8时,实验L-B曲线与理论Γ-Ψ曲线之间有着相同的变化趋势;过大(或过小)的内外层燃速比K和缓燃层厚度比X均对多层发射药的燃烧渐增性不利,只有在合理的范围里选择,多层发射药的燃烧渐增性才会呈现增强的趋势;随着药片宽厚比W的增大,多层发射药表现出恒面燃烧的特征,燃烧渐增性变佳。     

多层高能硝胺发射药研究

设计并制备出了高能硝胺圆环多层发射药,通过恒压燃速和密闭爆发器试验测试了缓燃材料对高能硝胺发射药燃速的影响;通过中止燃烧试验考察了多层发射药的燃烧稳定性.结果表明,缓燃材料可有效降低发射药的燃速,并有显著增强其燃烧渐增性,且燃烧稳定.30mm内弹道试验表明,与粒状高能硝胺发射药相比,在不增加最大膛压的前提下,高能硝胺多层发射药能使炮口动能提高15%左右.     

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。     

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。     

泡孔结构对泡沫发射药燃烧性能的影响

通过配方调节与工艺控制得到3种不同结构的泡沫发射药,讨论了泡孔结构形成的影响因素;采用密闭爆发器实验和恒压燃速测试实验研究了不同结构泡沫发射药的燃烧性能。结果表明,控制气体生成速率、添加RDX颗粒、调节NC含氮量和发泡时间能够有效控制泡沫发射药的泡孔结构;皮芯结构泡沫发射药具有渐增燃烧特性,发泡区的动态活度可达不发泡皮层的2.4倍以上;独立泡孔结构的泡沫发射药在100MPa下燃速可达未发泡样品的30倍;非独立孔隙结构的泡沫发射药不同方向上的燃速差异显著,密度为1.37g/cm~3的样品100MPa下轴向燃速最高可达3.860m/s。     

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。     

DAGR125发射药的燃烧特征

采用密闭爆发器静态试验和30mm高压模拟炮的动态试验,以制式单基药作为对比发射药,研究了DAGR 125发射药的静态燃烧特性及膛内燃烧特征。结果表明,DAGR 125发射药具有低压下起始缓燃的燃烧特性,随压力的升高呈渐增性燃烧特征;在高膛压装药条件下DAGR 125发射药燃烧正常、稳定,膛内p-t曲线光滑,起始负压差小。     

燃烧催化剂对太根发射药燃烧性能的影响

将燃烧催化剂引入太根发射药中,利用密闭爆发器静态燃烧实验研究了这些燃烧催化剂对太根发射药燃烧性能的作用效果.结果表明,某些特殊的燃烧催化剂,可较好地降低该类发射药局部燃烧压强范围内的燃速压强指数,降低压强指数的压力范围与所用催化剂的种类有关.研究还发现,邻苯二甲酸铅有缩短太根发射药燃烧时间、提高燃烧速度、增加气体生成猛度的作用;含铜金属盐有抑制太根发射药燃气生成猛度的作用.     

发射装药用可燃紧塞元件的力学强度及燃尽性试验

为减少某发射装药的燃烧残片,对可燃紧塞元件的强度及燃尽性开展了试验研究,对比测试了传统纸质紧塞元件及可燃紧塞元件的压缩力,通过火炮输弹上膛冲击试验及野战公路运输试验测试了采用可燃紧塞元件的发射装药的结构强度;通过密闭爆发器试验测试了可燃紧塞元件的表观燃速,并通过内弹道射击试验验证了可燃紧塞元件的结构强度及膛内燃尽性。结果表明,可燃支撑筒的压缩力约为纸质支撑筒的两倍;可燃紧塞盖的压缩力约为原纸质紧塞盖的40%,约为原纸质支撑筒的80%,可燃紧塞元件力学强度可保证该发射装药在运输过程及供输弹过程中的结构完整性;在50~150MPa下,可燃紧塞元件的线燃速为ADiGu发射药燃速的8倍以上,在同一燃烧环境下,可燃紧塞元件可先于发射药在膛内燃尽;射击后炮口无燃烧残片,在内弹道过程中燃烧完全,无二次火焰,炮口无残留。