RDX和NGU对叠氮硝胺发射药动态燃烧稳定性的影响

以30 mm高压模拟炮为试验平台,以单基发射药为参照,研究了3种典型叠氮硝胺(DIANP)发射药的动态燃烧稳定性,分析了配方组成对DIANP发射药起始燃烧特征、膛内压力上升过程及膛内压力波动的影响,探讨了DIANP发射药配方组成与其起始燃烧特征、膛内压力上升特点和压力波强度的相互关系。结果表明,在DIANP发射药配方中添加质量分数30%的固体组分黑索今(RDX)或硝基胍(NGU),发射药膛内动态燃烧稳定性增加,膛压-时间曲线波动减小,膛压从30 MPa增至50 MPa所需的时间分别增加了92%和78%,起始负压差从－40.7 MPa降低至－4.44 MPa和－10.66 MPa。在DIANP发射药体系引入高含量的固体组分RDX或NGU,由于低压下RDX分解前熔融吸热,而NGU火药燃烧表面存在坚实熔融层,均可有效减小DIANP发射药起始燃气的生成速率,降低发射装药起始燃气生成猛度,缓减起始阶段膛内压力的上升,提高药床起始燃烧一致性,减小膛内压力波强度。     

粒状发射药动态破碎研究进展

综述了落锤冲击试验、空气炮试验、分离式霍普金森压杆试验和动态挤压物理仿真试验等在发射药动态破碎研究中的应用状况,介绍了破碎度法、动态活度比法和燃烧渐增因子法等发射药破碎程度的描述方法,并提出建议:在冲击载荷条件下发射药床不同位置药粒的受力特点以及药粒的本构模型和破碎模型还需进一步研究,为描述发射过程中发射药破碎规律提供理论基础。     

不同层状变燃速发射药药型的内弹道性能数值模拟

为研究药型对层状变燃速发射药内弹道性能的影响，基于经典内弹道理论建立了多种药型的层状变燃速发射药物理燃烧模型，并推导计算了对应的形状函数与燃气生成猛度表达式，通过VC++软件对在定容条件下的不同药型的层状变燃速发射药内弹道性能进行了数值计算。结果表明：圆饼与方片层状变燃速发射药的燃烧性能相似，且比两面包覆的矩形变燃速发射药燃烧性能好；对于长方体变燃速发射药四面包覆比两面包覆的燃气生成猛度有明显的提高。在12.7mm枪装填条件下，长方体四面包覆比两面包覆膛内最大压力和弹丸初速分别降低11.94%和2.39%。     

CD-3发射装药低易损性能试验研究

为了降低发射药的敏感性,以Bu-NENA为增塑剂,FOX-7和RDX作为填充物研制了一种新型硝化棉(NC)基发射药(GD-3发射药),对其装药进行了低易损性能测试研究。试验结果表明,GD-3发射装药在慢速烤燃和快速烤燃、子弹撞击刺激源下发生了V类燃烧反应,在特定的空心装药射流刺激下发生了III类爆炸反应。GD-3发射药在刺激源下易损性响应剧烈程度弱于硝基胍发射药和单基发射药,该新型装药符合低易损性弹药的性能评定要求。     

七孔变燃速发射药参数对燃烧性能影响的研究

为研究七孔变燃速发射药燃气生成规律,推导了七孔变燃速发射药的形状函数和燃气生成猛度,利用Maple软件七孔变燃速发射药进行了数值计算。分析了发射药大小、内外层燃速比与缓燃层厚度和内外层密度比对七孔变燃速发射药燃烧渐增性的影响。结果表明:内孔孔径d0=0.2~0.22mm、特殊七孔发射药的外径D1=5~5.5mm,同时燃速比大、缓燃层密度小的七孔变燃速发射药有较好的燃烧渐增性。     

七孔变燃速发射药内孔位置对燃烧性能的影响

为研究内孔位置对七孔变燃速发射药燃气生成规律的影响,推导了不同弧厚七孔变燃速发射药的形状函数和燃气生成猛度,利用maple软件对不同内孔位置的七孔变燃速发射药进行了数值计算。计算结果表明,内孔位置影响七孔变燃速发射药的燃烧性能。缓燃层燃烧结束后,外弧等于内弧时,发射药的燃烧渐增性最好;周围六孔的位置靠内或者靠外,导致外弧和内弧不相等,当两者相差较大时,都会使减面燃烧时间提前,影响发射药的渐增性。     

NLG型桥塞火药的耐热性和燃烧稳定性研究

采用DTA、TGA、定容燃烧试验和电缆桥塞地面试验等方法,研究了NLG型桥塞火药的耐热性及其常、高温燃烧稳定性。结果表明：NLG型桥塞火药的耐热温度在250℃以上;120℃高温定容燃烧时,NLG型桥塞装药的燃气生成速率在28.0MPa压力以上时快于常温,燃烧稳定;在电缆桥塞坐封工具中变容燃烧时,NLG型桥塞装药燃烧稳定,压力上升曲线与常温时基本一致,最大压力平均值比常温高出2.5MPa。     

加速老化作用下发射药的内弹道性能研究

为研究发射药内弹道性能随着储存时间增长的变化,通过高温加速老化试验的方法模拟得到不同储存时间的发射药。利用密闭爆发器装置对不同老化时间下的11/7发射药、7/14发射药的内弹道参数进行测试,得到发射药燃烧过程中压强随时间以及燃速随压强的变化过程。试验结果表明随着老化时间的增长,发射药的最大膛压越高;发射药老化时间越长,在相同的压强下发射药燃速越大。但是不同老化时间发射药的最大膛压值及燃烧值相差幅度不大。     

基于PVDF压电薄膜的大口径火炮弹底发射装药挤压应力测试方法

发射环境下弹底发射装药承受的挤压应力和挤压破碎过程是发射装药发射安全性的依据。基于发射装药膛内燃烧与力学环境试验装置和PVDF压电薄膜,本文建立了大口径火炮弹底发射装药挤压应力PVDF传感器测试方法,并首次用该方法试验获得了自然温度和低温条件下的某大口径火炮弹底发射装药挤压应力时间历程,试验结果表明,本文方法满足大口径火炮大面积弹底压力测试要求,为发射装药发射安全性研究提供了新的测试手段。     

环切杆状发射装药的点传火试验研究

针对环切杆状发射药装药,设计了两种点传火方案进行试验验证:方案1#是中心传火管;方案2#是在中心传火管上端增加一个点火药包,以便加强弹丸底部装药的点火。通过100 mm火炮弹道试验负压差的分析,两种点传火方案均能满足点传火技术要求,方案2#负压差较方案1#负压差小,射击安全性提高。对点火延迟时间的分析发现,点火延迟时间越短,起始燃气生成速率越高,越易生成较大的压力波。     

顶部空气间隔装药对岩石爆破块度影响的试验研究

空气间隔装药方式能够改变爆炸能量的分布,顶部空气间隔装药方式是提高炮孔顶部的岩石破碎效果的主要方式之一。通过理论和现场试验分析顶部空气间隔对岩石破碎块度的影响,顶部空气间隔的存在可以有效地改变爆生气体和冲击波在空气隔层中的作用方向;现场试验表明,空气间隔比例10%时平均块度和无空气间隔的平均块度接近,空气间隔比例25%时产生最大平均块度。得到的合理空气间隔比例为10%～15%。     

Numerical simulation of impact breakage of gun propellant charge

Fragmentation of gun charge bed is the basic reason of bore burst. Fragmentation dynamics of charge bed is the kernel content of launch safety. In order to simulate fragmentation of propellant bed, there is a need to obtain the packing structure of propellant bed at first. In this paper, the packing process of propellant bed under gravity is simulated, and the close-grained structure of propellant bed is achieved. Then, the 3D discrete element model of propellant bed is presented and the numerical analysis code, which can simulate impact fragmentation behavior of propellant grains, is developed. The fragmentation process of propellant bed under an impact load is calculated by the code, and the entire failure process of propellant grains is presented. Furthermore, the results obtained from simulations are in acceptable agreements with experiment observations, which indicates the accuracy of the computational model.     

EDU liquid acquisition device outflow tests in liquid hydrogen: Experiments and analytical modeling

This paper presents experiments and modeling of the most recent set of liquid acquisition device (LAD) vertical outflow tests conducted in liquid hydrogen. The Engineering Development Unit (EDU) was a relatively large tank (4.25 m³) used to mimic a storage tank for a cryogenic storage and transfer flight demonstration test. Six 1-g propellant tank outflow tests were conducted with a standard 325 × 2300 rectangular cross-section curved LAD channel conformal to the tank walls over a range of tank pressure (158–221 kPa), ullage temperature (22–39 K), and mass flow rate (0.0103–0.0187 kg/s) per arm. An analytical LAD channel solver, an exact solution to the Navier-Stokes equations, is used to model propellant outflow for the LAD channel. Results shows that the breakdown height of the LAD is dominated by liquid and ullage gas temperatures, with a secondary effect of flow rate. The best performance is always obtained by exposing the channel to cold pressurant gas and low flow rates, consistent with the cryogenic bubble point model. The model tracks the trends in the data and shows that the contribution of flow-through-screen pressure drop is minimized for bottom outflow in 1-g, versus the standard inverted outflow.     

冲击荷载下免蒸养活性粉末混凝土分形特征研究

应用?80 mm分离式霍普金森压杆系统(SHPB)得到了免蒸养活性粉末混凝土(RPC)在6组冲击气压(0.5 MPa、0.6 MPa、0.7 MPa、0.8 MPa、1.0 MPa、1.1 MPa)下的峰值强度和吸能值,通过筛分试验统计了相应应变率范围(约90 s-1~290 s-1)内破碎产物中不同粒径颗粒的质量分布特征;采用分形维数对试件的破碎程度进行表征,探究了峰值强度和吸能值随分形维数的变化规律,并与其他水泥基材料进行了对比。结果表明:免蒸养RPC破碎产物的平均粒径随应变率增加而线性递减,随着冲击气压的增加,粗颗粒碎片逐渐转化为细颗粒碎片,中等颗粒碎片的质量没有显著变化;分形维数与冲击速度和应变率间存在指数性关系,峰值应力与吸能值随分形维数的增大而增长,通过对比发现免蒸养RPC的抗破碎能力优于普通混凝土和钢纤维混凝土。通过定量分析破碎分形特征与力学性能之间的关系可以对材料进行更全面的评估。     

某型枪射催泪弹的可靠性研究

为了对某型枪射催泪弹的可靠性进行研究,首先对其发射药的组分含量进行分析;然后对主装药各组分含量、在体系中的分散情况及安定性能进行了深入探讨;最后分别对主装药与铝和钢之间的相容性进行了测试。结果表明:发射药及主装药经5 a储存后,各组分含量的变化均在标准允许范围之内;主装药的SEM图表明,各组分经长期储存后依然分散均匀,没有出现明显的质变现象;不同升温速率下的DSC曲线中,主装药储存前、后的熔点和分解温度位移幅度小于2℃,安定性较好;主装药与铝和钢的DSC曲线上放热峰的微量变化也表明各自之间具有理想的相容性。以上研究表明:该型枪射催泪弹在使用年限内具有极高的安全性和可靠性。     

气雾杀虫剂中氯氰菊酯的毛细管气相色谱内标法测定

氯氰菊酯属于高效、中等毒性的菊酯类农药,常用于配制卫生杀虫剂,开展简便、快速测定具有现实意义。本文设计了罐装气雾杀虫剂样品的取样方法,探讨了影响毛细管气相色谱内标法测定结果的影响因素,最佳测试条件:分流比50:1、载气流量1mL/min、氯氰菊酯与内标物质量比0.25~3.0,从而成功进行了罐装气雾杀虫剂样品定性、定量分析。氯氰菊酯4对异构体分离良好,25min出峰完毕。氯氰菊酯含量为0.245%,相对标准偏差2.2%,3个添加水平的平均回收率为101.7%~103.2%,方法的检出限为4g/L。研究结果对产品质量控制具有参考价值。     

N2O基单组元气体推进剂的爆炸事故分析

针对新型N₂O基单组元气体推进剂在发动机试车过程中发生的爆炸事故,通过推进剂的基础安全特性实验与管道阀门的结构分析,开展了事故原因分析。气体推进剂点火能量的实验结果表明,临界点火能量在0.25~0.50 mJ之间。在实验管道中的火焰传播速度能达到410 m/s。临界着火温度的实验结果显示,样品的最低着火温度为135 ℃。阀门的工作原理与结构分析结果显示,在阀门通电开启过程中,会对活塞上方4.06 mL的气体产生压缩作用。根据绝热方程计算可知,气体在压缩过程中温度可升至193.7 ℃。对比实验与理论计算可以推知,阀门启动过程中的压缩作用,可能是发生爆炸事故的根本原因。     

光面爆破合理炮孔密集系数的研究

通过分析光面爆破机理，从最优成缝的原则和最优破碎块度两方面分析了光爆中最优炮孔密集系数的取值。计算结果表明，岩石的最优炮孔密集系数为０．９５～１．２０，合理范围在０．７～１．３之间，这与模型试验和工业试验的结果相吻合。文中有关公式和数据可供施工中参考。