等离子体点火对高能硝胺发射药点火性能影响研究

采用等离子体点火的方法研究了高能硝胺发射药在不同等离子体射流条件作用下的点火特性,与常规点火方式的点火特性进行了比较,分析了不同点火方式下高能硝胺发射药的静、动态点火效果,并探讨了调节等离子体点火能量对发射药点火性能影响。试验结果表明：与常规点火方式相比,等离子体点火延迟时间明显缩短;增加等离子体点火能量会使发射药点火时间短、燃烧速度快;密闭爆发器中,随着发射药装填密度增大,点火和燃烧时间均变短;受等离子体射流点火的影响,等离子体点火膛压曲线上升前期坡度比常规点火膛压曲线陡,对发射药点火燃烧影响更显著。     

密闭爆发器等离子体点火一致性实验研究

为了研究描述密闭爆发器固体发射药点火燃烧一致性的通用方法,并验证固体发射药等离子体点火的优越性,提出基于平均值和标准差的一致性因子来表征密闭爆发器固体发射药点火燃烧的一致性,进行了固体发射药等离子体点火和常规点火一致性对比实验。通过对比研究主要参数的一致性,分析固体发射药等离子体点火性能。研究表明,该一致性因子可以用于描述和分析密闭爆发器固体发射药点火燃烧一致性。固体发射药等离子体点火的点火延迟和最大膛压的一致性都好于常规点火,验证了固体发射药等离子体点火的优越性。     

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%。     

等离子体点火中止后回收发射药的X射线荧光光谱分析

利用中止燃烧装置,对单基药、双基药、太根药及硝胺药等不同种类发射药进行常规方式和等离子体点火的比较研究。燃烧中止后,回收得到残存发射药。对这些回收发射药表面进行X射线荧光光谱(XRF)分析,以检测发射药表面由于等离子体带来的金属含量。15/19单基药和硝胺药表面的Cu沉积很少;沉积在太根药样品表面的Cu元素,经估算后其含量约为Pb元素的20%左右;而等离子体点火双芳-3的XRF谱图中,Cu元素所处的峰的强度明显增强,经估算后其含量约为Pb元素的50%左右。Cu元素在不同配方发射药表面沉积的相对含量与金属蒸汽罩模型的观点存在不一致。试验结果表明:与常规点火方式相比,等离子体点火燃烧中止后回收得到的发射药表面有金属Cu离子或原子沉积。Cu在发射药表面沉积的相对含量与等离子体发射药能量转移方式、发射药的配方及燃烧状况相关。     

发射药等离子体点火与常规点火性能的比较

为研究等离子体点火与传统点火方式在点燃发射药机理方面的主要差别,利用等离子体点火中止燃烧装置,分别在等离子体点火和常规点火(黑火药及2/1樟)条件下,测得了太根药、单基药及硝胺药等发射药的燃烧中止压力-时间曲线.研究了等离子体点火方式下电能的输出曲线和作用过程特点;计算了不同点火方式下的点火能量;分析了发射药的点火方式对点火延迟时间的影响.结果表明,等离子体高能粒子射流的温度、能量、压力及速度等相关参数在喷孔的轴向和径向呈衰减分布.与传统的点火方式相比,等离子体点火方式能在较低的点火能量下缩短点火延迟时间.     

不同类型微/纳米铝粉点火燃烧特性研究

微/纳米铝粉在火炸药领域具有广泛的应用前景,为揭示其在推进剂中的燃烧机理,利用CO₂激光点火装置对不同类型微/纳米铝粉点火燃烧性能进行了实验研究。研究结果表明：微/纳 米铝粉配比中纳米铝粉含量越高,点火燃烧性能越好;80 nm铝粉的点火延迟时间稍大于120 nm 铝粉,分析是由于活性铝含量降低其熔化所产生的内外压差变小所致。同时分析了微米铝粉与纳米铝粉的点火燃烧机理：经纳米镍粒子表面改性后微米铝粉点火燃烧性能有所改善,此时纳米镍粒子作为氧的载体;利用有机物包覆改性纳米铝粉,点火延迟时间增加,但结合其防止纳米铝粉氧化及自身能量性能两方面,采用含能聚合物包覆改性纳米铝粉仍具有很好的应用价值。     

增能钝感单基药的燃烧特性

为了优化单基药的弹道性能,对其进行了改性研究。对11/7单基药进行硝化甘油浸渍及聚酯类材料阻燃处理,得到一种增能钝感单基药。利用点火试验装置及密闭爆发器对该类型发射药进行了点火及燃烧性能试验,点火试验结果表明:与原单基药对比,增能后的发射药点火延迟时间从5.8ms缩短到4.1ms,增能钝感后的发射药点火延迟时间从5.8ms延长到45.5ms以上;密闭爆发器试验中增能钝感前后发射药燃烧时间与点火试验中点火延迟时间的变化趋势相同(原单基药为9.5ms,增能后为8.5ms,增能钝感后为10.86ms以上),增能后的发射药与原单基药相比具有一定的渐增性燃烧特性。     

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。     

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。     

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。     

含铝硝胺推进剂燃速计算研究

详细地描述了硝胺推进剂中铝粒子点火、燃及向燃面热反馈的数学处理方法。     

少烟富燃复合推进剂低压燃烧特性（英）

在0.1MPa到1MPa的低压范围内,实验研究了一系列特定的HTPB/AP富燃复合固体推进剂的燃烧特性。研究表明：高压、高AP浓度和较小的AP粒子尺寸能促进稳定燃烧,提高燃速和燃烧效率,降低点火温度。加入亚铬酸铜（CC）作为增速剂能提高整个压力范围内的燃速,加入6%CC可降低推进剂点火温度16%,燃烧效率可达96%,而没有添加CC的推进剂配方燃烧效率为31%~73%。研究表明,在极低的压力下Vieille燃速公式对此系列推进剂仍然适用。     

纳米铝基金属燃料推进剂燃烧稳定性研究

针对高金属含量纳米铝基燃料推进剂在实验过程中出现的非均匀燃烧、爆燃甚至爆炸等问题,基于理论分析的方法,深入研究了纳米铝基金属燃料推进剂燃烧过程及燃烧机理,采用推进剂制备与燃烧实验及数值仿真计算的方法进一步验证颗粒尺寸、形貌对推进剂燃烧稳定性的显著影响。在保压时间45 min,最大荷重67 kN,最大压强213.6 MPa制备条件下,对两种不同产地型号的纳米铝粉原料进行燃烧实验对比,结果表明,不同产地颗粒,在尺寸规格、实验环境相同条件下,金属推进剂稳态燃烧时反映燃烧性能的Nusselt数、Sherwood数、蒸发速率、燃烧速率和燃烧时间、比燃速等参数差异明显,在纵横比为10时,扁椭球颗粒的最大燃速1.3×10^-13 kg/s,而长椭球颗粒燃速大约高达3.0×10^-13 kg/s,约为扁椭球颗粒燃速的2.3倍,甚至出现爆燃现象,颗粒粒径、形貌(椭球形颗粒)分布的均一性是影响推进剂爆燃的重要因素。该研究可为纳米铝基金属燃料推进剂优化设计提供参考。     

用脉冲X射线检测膛内射击现象

本文介绍利用脉冲X射线对膛内射击现象进行测试的方法,给出用脉冲X射线拍摄的膛内燃烧的火药及其流动情况的部分照片。对底火与中心传火管两种不同点火方式对药床运动的影响进行了比较,发现了在火炮发射过程中火药基本停留在药室内燃烧等重要现象,并分析了照片上所获得的火药燃烧时的膛内问题。     

研究粒状火药床对流燃烧过程的实验装置

用离子探针和压电传感器在高压燃烧器中对５／７，６／７，７／７火药床的对流燃烧过程进行了实验研究，成功地获得了火焰阵面曲线和火焰传播速度以及压力波传播和反射等现象，揭示了粒状火药床对流燃烧过程的燃烧机理，并研究点火强度，装填密度，火药尺寸等因素对燃烧过程的影响。实验结果对火箭推进系统和火炮膛内产生灾难性异常压力机理研究有实际意义。     

含氟功能助剂对发射药燃烧性能的影响

为提高发射药表面防盐湿、耐高温性能的同时调控其燃烧性能,采用TiO2纳米粒子与含氟单体反应合成了TiO2-含氟丙烯酸酯功能助剂。功能助剂和太根双基推进剂药片共混制备了发射药颗粒,对其进行了密闭爆发器实验。研究了含氟功能助剂的含量、含氟量及粒径对发射药定容燃烧性能的影响。结果表明:随着十二氟功能助剂含量的降低,发射药燃速呈增大趋势。十二氟功能助剂使发射药燃速提高0.1~0.3 cm·s-1,三氟功能助剂使发射药燃速降低0.4~1.0 cm·s-1。在本实验条件下,粒径对改善发射药燃速效果不明显。为更好地调控发射药起始燃烧速度,需要综合考虑含氟功能助剂链段中含氟量与TiO2含量二者比例以及发射药聚集体的物理形态。     

铝粉粒度对含铝推进剂燃烧特性的影响

研究了铝粉粒度对焦点铝推进剂铝粉凝聚行为和燃烧速度的影响，实验和理论分析表明：增在铝粉粒度有利于减小铝粉凝聚程度，而小粒度的铝粉可以改善其点火与燃烧特性。另外，由于铝粉粒度对推进剂燃面的热效应影响，在低燃速推进剂中随铝粉粒度增大燃速降低；在高燃速推进剂中随铝粉粒度增大燃速升高；所以，合理使用铝粉粒度对研制固体推进剂主是至关重要的     

一种新型固体随行弹药的实验研究

为实现固体随行装药的随行效果,设计了一种新型固体随行装药试验弹,对不同发射药进行了密闭爆发器试验,并开展了30mm火炮内弹道试验,分析了不同点火延迟机构的点火延迟效果。试验结果表明:RGD7-4/7发射药和2/1樟燃速相比5/7和4/7单基药更符合随行装药的速燃性要求,主装药采用5/7或4/7单基药装药,随行药室采用RGD7-4/7和2/1樟发射药,通过点火延迟机构控制合适的时间点燃随行药,可实现膛压P——t曲线压力平台;与常规装药对比,在膛压300MPa基本不变条件下,初速最高提高4.25%,表现出良好的随行效果。     

两种含能液滴燃烧特性的比较

利用高速摄影和热电偶测温方法研究了ＨＹ９１１和ＯＴＴＯ－Ⅱ两种液滴在高温（７００－８５０℃）环境下着火,燃烧的特性,定量测试了液滴着火延迟期,生存期,着火温度和平均质量燃速。结果表明：在同样条件下,ＯＴＴＯ－Ⅱ液滴比ＨＹ９１１液滴易于着火,但燃速比ＨＹ９１１慢得多。     

负压环境下铝镁贫氧推进剂激光点火及燃烧特性

为研究不同负压对铝镁贫氧推进剂的点火及燃烧特性的影响,在负压环境下(0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1 MPa)和不同热流下(1.26,1.86,2.23,2.79 W·mm~(-2))采用CO_2激光点火系统对铝镁贫氧推进剂进行点火实验,使用高速摄影仪记录点火燃烧过程,使用两个光电二极管同时监测激光和火焰信号得到其点火延迟时间,研究了负压对推进剂点火延迟时间、燃烧过程和燃速的影响。结果表明,压强影响推进剂热解气体的扩散,压强为0.08 MPa时,初焰为圆柱状,随着压强降低至0.02 MPa,初焰为圆球状;随着压强的降低,推进剂点火延迟时间增加,但随着热流密度的增大,压强对点火延迟时间的影响显著降低;压强对推进剂燃速影响较大,随着压强的降低,推进剂燃速降低,当压强从0.1 MPa降至0.01 MPa时,燃速降低47%;同时,在负压环境下,Vielle燃速公式更适用于表征铝镁贫氧推进剂的燃速特性。