七孔变燃速发射药燃烧性能的数值计算

为模拟七孔变燃速发射药的燃烧性能,建立了七孔变燃速发射药的燃烧模型。在几何燃烧定律的基础上推导出燃气生成猛度Γ和已燃发射药百分数Ψ的函数关系。通过编程计算得到Γ-Ψ曲线。分析了燃速比、速燃层内孔径、长径比和缓燃层厚度与燃速层厚度之比对七孔变燃速发射药燃烧渐增性的影响。结果表明:速燃层和缓燃层的燃速比为1.5~2.5,长径比为2~3,缓燃层厚度与速燃层厚度之比为0.1~0.22,速燃层内孔径为0.2~0.3mm的七孔变燃速发射药有较好的燃烧渐增性。     

影响变燃速发射药尺寸波动因素数值计算

为了探索连续化生产工艺中变燃速发射药尺寸波动的影响因素,选择硝化棉与溶剂的体积比为1/1.35和1/1.50的单基药物料为挤出物,采用Bird-carreaulaw模型对不同操作条件下挤出物共挤段流动情况进行了数值模拟.研究结果表明:螺杆转速波动对变燃速发射药尺寸精度影响比人口压力大,主要体现在对交界面半径的影响上;入...     

变燃速发射药挤出过程中药料流动计算研究

为了研究连续式制备变燃速发射药过程中挤出条件对药型尺寸一致性的影响,利用polyflow软件,对不同操作条件下药料流动情况进行了三维数值模拟。通过对计算结果的处理,讨论影响其体积流率波动的因素,以期给实际制备中操作参数的设置提供参考。研究结果表明:药料体积流率与螺杆转速成正比;不同转速下药料体积流率高频波动值在0.017%~0.036%之间;药料体积流率波动值与螺杆转速波动值成正比。药料体积流率与入口压力成正比;不同入口压力下体积流率高频波动值在0.024%~0.025%之间;药料体积流率波动值随着入口压力的增大而增大。螺杆转速(入口压力)越大,药料体积流率随螺杆转速波动(入口压力波动)增大其增大幅度越大。螺杆转速波动与入口压力波动相比,螺杆转速波动对变燃速发射药药料体积流率波动影响较大。     

硝胺发射药燃速曲线研究

对ＲＧＣ，ＲＣＧＵ两种硝胺发射药组分的热分解特性进行了研究，试验结果表明，ＮＣ，ＮＧ组成的双基粘合剂与固体添加物ＲＤＸ在热分解特性上的差异是导致硝胺发射药燃速曲线转折的原因，ＮＱ独特的热分解特性可以调节两者之间的差异，使燃速曲线不发生转折现象。     

发射药膛内动态燃速规律研究

通过３０ｍｍ高压滑膛模拟炮实验，采用压电测试系统与微波干涉系统同步测试膛内的燃气压力变化过程与弹丸运动变容过程，并经过内弹道方程的推导，对发射药在火炮膛内变容条件下的动态燃速规律进行了探索性研究。     

变燃速发射药膛内燃烧与内弹道过程研究

为了更好地描述与研究变燃速发射药膛内实际燃烧与内弹道过程,对30 mm火炮在两种装药量下应用内弹道势平衡理论求其势平衡点的位置及该点处的各参数。以坡膛处实测压力—时间曲线为标准求变燃速发射药膛内燃气的实际燃烧生成函数,用膛内实际燃气生成函数代替几何燃烧定律假设下的燃气生成函数,求解以势平衡态作为标准态的内弹道相似方程,并转化为弹道解。结果表明:应用内弹道势平衡理论描述和分析变燃速发射药膛内燃烧规律是可行的,拓展了其适用范围;通过对实际燃气生成函数的分析可以定性和定量地判断与研究变燃速发射药的燃烧性能;以变燃速发射药膛内实际燃气生成函数为基础求出弹道解具有准确性和可操作性。     

变燃速发射药燃烧性能研究进展

介绍了变燃速发射药的提出背景及变燃速发射药的优良性能,特别是其所特有的燃烧渐增性。对变燃速发射药的加工原理和加工方法进行了概述,并用数学方法表述了燃气的释放规律。分析了阻燃层厚度、长径比、内孔大小等主要因素对变燃速发射药的燃烧性能的影响以及胶黏剂和硝酸铵的加入对变燃速发射药性能的改变,并对变燃速发射药的发展进行了总结。     

方片状变燃速发射药燃气生成规律理论分析

为建立方片状变燃速发射药气体生成猛度Γ与已燃发射药质量分数Ψ的理论表达式,对影响其燃气生成的因素进行理论分析。在几何燃烧定律的条件下,以初始尺寸及内外层燃速比k、密度比y为基本参量,分别建立了方片状变燃速发射药的Ψ-z与Γ-z表达式。通过理论计算,讨论了方片状变燃速发射药的宽厚比β、内外层燃速比k、密度比y以及外层与总弧厚比δ对燃气生成规律的影响。计算表明,适当调节发射药宽厚比δ、内外层燃速比k、密度比y以及外层与总弧厚比δ时,可控制方片状变燃速发射药的能量释放规律。当内外层燃速比增加3倍,气体生成猛度最大值增加约2.6倍。     

药型尺寸对变燃速发射药燃烧渐增性的影响

采用经典密闭爆发器的方法,研究变燃速发射药的药型尺寸与燃烧渐增性的关系。分析了不同配方、药型尺寸变燃速发射药的燃烧实验p-t曲线、L-B曲线特征,得出了配方、药型尺寸对变燃速发射药的燃烧性能影响规律。研究结果表明:在变燃速发射药内外层配方和层厚度确定时,长径比对燃烧渐增性的影响较为明显,发射药药粒长径比越大,燃烧渐增性越好;对双层结构的变燃速发射药,在一定长径比范围内(1.5/1~2.0/1)适当增加阻燃层中高分子含量有利于改善燃烧渐增性。     

高低温循环保存下片状变燃速发射药的燃烧稳定性

为了研究片状变燃速发射药在高低温循环保存下的燃烧稳定性,将样品形貌及燃烧性能变化作为考察依据,以70℃高温10 h,-50℃低温10 h为一个循环周期,对片状变燃速发射药样品进行了20次高低温循环保存。通过光学显微镜观察了高低温循环前后片状变燃速发射药的表面形貌,利用密闭爆发器测试了高温50℃、常温20℃、低温-40℃下高低温循环前后片状变燃速发射药的燃烧性能。显微观测发现经高低温循环后,片状变燃速发射药表层气泡扩大增多,发射药断面出现塑性形变现象,内外层界面结合保持紧密,没有开裂与脱黏。密闭爆发器试验反映了该类型发射药经过高低温循环后,高温、常温、低温下动态活度曲线与高低温循环前都基本重合,动态活度变化值ΔL最大值出现在低温条件下,为2.57%,能量渐增性释放规律基本不变。高低温循环下,片状变燃速发射药在高压常温-低温阶段的燃速温度系数对比原样在相同条件下显著降低,高温与低温下片状变燃速发射药的压力指数差距对比原样在相同条件下减小。结果表明,片状变燃速发射药在高低温循环条件下界面和燃烧性能稳定,具有较好的变温贮存稳定性。     

消除硝胺发射药、LOVA发射药的燃速—压力曲线转折的技术途径

文章从四个方面(1.采用微细化硝胺;2.添加弹道改良剂;3.使用含能粘合剂和含能增塑剂;4.使硝胺分子与粘合剂分子形成氢键键合)论述了消除或平滑含硝胺的发射药燃烧u-p曲线转折和降低压力指数(n)的作用。     

发射药燃速压力指数对火炮内弹道的影响

为研究新型高能发射药的内弹道性能,采用经典内弹道数学模型理论模拟了发射药的燃速压力指数对火炮内弹道性能的影响.结果表明,发射药燃速压力指数的大小及其随压力的变化规律对内弹道性能有很大的影响,对于燃速压力指数随压力升高而减小的新型高能发射药,可获得较高的内弹道示压效率,降低膛压和弹丸初速对发射药装填条件的敏感性.采用传统的平均燃速压力指数来预测该类发射药的内弹道性能,将出现明显的偏差.     

发射药药型结构对燃速测试结果的影响

为了研究药型结构对发射药燃速测试结果的影响,以高能硝胺发射药为研究对象,采用密闭爆发器燃烧实验和数据处理的分析方法,研究了4种药型及其不同内孔长径比发射药的燃速特性及其变化规律;采用中止燃烧实验研究了发射药内孔长径比对侵蚀燃烧的影响,并与太根发射药对比研究了燃速特性对侵蚀燃烧的影响关系。结果表明,多孔药的燃速压力指数明显小于单孔药,在内孔长径比相同的条件下,随着发射药内孔数量的增加,正比式燃速系数减小,燃速压力指数减小;在药型相同的条件下,随着内孔长径比增大,发射药侵蚀燃烧现象加剧,正比式燃速系数增大,燃速压力指数减小;燃速较高的发射药,侵蚀燃烧现象对燃速参数测试结果的影响更大。     

发射药膛内两种燃速测试方法的比较

为了研究发射药在火炮膛内的燃烧规律,以经典内弹道理论为基础,从理论上分析了常规测试和微波测试的可行性,并建立了相关的计算处理方法.常规测试方法和微波测试方法分别采用P-t曲线、炮口初速和v-t曲线作为基础数据,经相关计算得到发射药膛内燃速.试验结果表明,理论计算P-t曲线和试验P-t曲线能够较好地吻合,在80-250 ...     

发射药燃速压力指数变化规律的研究

为深入研究含黑索今(RDX)类硝胺发射药的燃烧性能,采用密闭爆发器燃烧实验和分段数据处理分析方法,研究了3种含RDX硝胺发射药的燃速压力指数变化规律,并与传统的单基发射药进行了对比分析。实验结果表明,在0.2 g.cm-3装填密度的实验条件下,单基药的燃速压力指数在50~100 MPa压力范围内为0.869,在150~217 MPa压力范围内为0.926,随压力升高有增大的趋势;而RDX硝胺发射药的燃速压力指数在低压下较大,尤其是RGD和JMZ配方在50~100 MPa压力范围内都明显大于1,但随压力升高而明显变小,并达到小于1的水平。另外,多孔粒状药的燃速压力指数明显小于单孔管状药。     

含CL-20的改性双基推进剂燃速数值模拟

借助六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）的热分解特性,确定了CL-20的化学结构参数;通过分析含CL-20的改性双基（CL-20-CMDB）推进剂的燃烧特性,改进了一维气相反应流燃速模型,进而模拟了CL一20-CMDB推进剂的燃速。数值模拟结果显示,理论计算结果与实测值吻合的很好;随CL-20含量增加,可提高非催化CL-20一CMDB推进剂的燃速,但效果并不显著。     

改性单基发射药的燃速模型

为了研究以5/7单基发射药为基体药,硝化甘油(NG)为浸渍剂,聚酯为包复剂所组成的改性单基发射药的燃烧性能,对改性单基发射药的浸渍层分布,燃烧过程中药型尺寸及能量特性的变化进行了理论分析和实验验证。制备了NG浸渍量分别为10%和15%两个样品,进行了密闭爆发器试验、显微切片照相,用所建理论模型计算了试验结果。结果表明:NG浸渍量为15%时,火药力提高了10.14%,浸渍深度约0.168 mm,小于150 MPa,计算所得基体药u-p曲线高于改性单基发射药u-p曲线;大于150 MPa,两者u-p曲线重叠。当NG和聚酯在推进剂中的浸渍量分别为15%和2.5%时,在NG和聚酯浸渍量配比合适的条件下,改性单基发射药的火药力和燃烧渐增性在一定范围内可以做到同时增加。     

考虑壁面滑移修正的硝基胍发射药流道内数值模拟

壁面滑移是影响发射药压伸成型质量的重要因素之一。为了提高七孔硝基胍发射药压伸成型数值仿真的精确度,研究了发射药药料壁面滑移机理,建立了考虑壁面滑移修正的发射药流动的数学模型。采用有限元方法对七孔硝基胍发射药压伸成型工艺进行了数值模拟。对壁面考虑滑移与未考虑滑移时发射药流道内的压力场,速度场,收缩段与成型段交界处速度矢量分布情况进行了对比分析。通过发射药压伸试验进行了仿真验证。结果表明,壁面滑移降低了发射药成型压力,提高了发射药出口速率的均匀性,有利于发射药压伸成型。发射药实际尺寸与仿真尺寸误差均小于2.0%,其中,外径尺寸误差为0.59%,外弧误差为0.36%,内弧误差为1.80%,孔径误差为1.67%,中心孔径误差为1.72%,仿真工艺符合实际加工。     

19孔发射药挤出过程的数值模拟与模具优化

高黏度药料挤出成型19孔发射药过程会出现模针断裂和无法成型的现象。本研究采用有限元方法,模拟了药料的流动情况。分析了模具压缩比、成型段长度和针架结构对流道内压力场、速度场的影响,获得合理的模具结构。优化后模具压缩比为4.25,成型段长度为26.0mm,并优化针架结构,增加轴向流动的药料。结果显示,优化后流道内最大压力减小40.45%,模针所受最大径向合力减小37.45%,流道内最大径向分速度减小66.98%。优化后模具挤出的19孔发射药组成均匀,表面光滑,内孔分布良好。定容燃烧结果表明,该19孔发射药燃烧稳定,并具有优良的渐增性。