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。     

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。     

改善单基发射药内弹道性能的途径研究

为了改善单基药的内弹道性能,从理论上分析了有效提高弹丸初速的途径,以6/7单基发射药为基础,采用浸渍-钝感两步法工艺,制备了不同钝感厚度的改性单基发射药,分析了改性单基发射药的能量水平、燃气生成规律、温度系数对内弹道性能的影响,并以30mm火炮为武器平台,进行了内弹道试验验证。结果表明:无论是理论分析还是内弹道试验验证,通过提高单基发射药能量、控制燃气生成规律以及降低温度系数等途径都能够有效地提高弹丸初速,与基础单基发射药相比,制得的改性单基发射药样品MSP-6/7-1、MSP-6/7-2在不增加膛内最高压力的基础上,能够使得弹丸炮口初速分别提高4.27%、5.41%。     

钝感包覆发射药燃料性能研究

使用新型聚合物型钝感剂制备了多种钝感、增能及增能钝感包覆发射药样品，进行了密闭爆发器、爆热及１４．５ｍｍ机枪弹道试验等方面的性能测试，讨论了钝包覆发射药的燃烧性能。     

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。     

一种低烧蚀高渐增性发射药的研究

采用“浸渍-钝感”工艺制得改性单基发射药.用烧蚀管试验表征了该发射药的烧蚀.采用密闭爆发器研究了该发射药的静态燃烧性能,以857-30 mm制式弹道炮研究了发射药在膛内的动态内弹道性能.结果发现,与制式单基发射药相比较,制得的改性单基发射药的烧蚀量降低了16.4％,燃烧渐增因子P,由0.035提高到0.445,初速从8...     

一种新型的聚合物钝感包覆发射药

采用密闭爆发器试验、１４．５ｍｍ机枪试验、加速老化试验等方法，研究了钝感剂分子量对新型的聚合物钝感包覆枪炮发射药性能的影响。结果表明与ＤＢＰ钝感火药及未钝感火药相比，聚合物钝感包覆火药初始燃速较低，燃烧渐增性较强，内弹道效率较高，试验结果还显示聚合物钝感剂迁移比ＤＢＰ小，且聚合物钝感剂迁移性随其分子量增大而下降。     

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...     

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。     

四级渐扩型BLPG内弹道特性实验研究及数值模拟

以整装式液体发射药火炮(BLPG)为研究背景,设计了一种小口径四级渐扩型整装式液体发射药燃烧推进模拟装置,实验测得该装置药室内部的p-t曲线。在经典的液体炮内弹道数理模型基础上,构建了一种全新的四级渐扩型整装式液体发射药火炮三阶段内弹道模型,并得到了数值模拟结果。结果表明:药室内燃烧压力与时间的模拟值与实测值吻合较好,计算模型合理,可用于指导渐扩型整装式液体发射药火炮的内弹道设计。采用渐扩型的药室结构可以促进燃烧稳定性。     

横向过载对固体火箭发动机推进剂点火建压过程的影响

大过载下固体火箭燃烧与流动状态的剧烈变化会导致内弹道出现异常,严重时可能会引起发动机点火失败。为研究横向过载时点火内弹道特性,建立囊括流场惯性过载效应、过载燃烧效应和侵蚀燃烧效应的点火模型。对不同横向过载下燃烧室压力和侵蚀与过载效应燃速增速占比进行计算,并给出了推进剂火焰传播速度与升压速率的关系。结果表明：正向过载下压力峰值增加,负向过载下压力峰值降低;正向过载下,推进剂前段主要由过载效应影响,后段主要由侵蚀效应影响;正向过载加剧下游侵蚀效应,而负向过载对推进剂的燃烧起削弱作用,但程度较弱、持续时间较短;火焰传播速度峰值时刻、推进剂表面首次全部点燃时刻和升压速率峰值点时刻几乎一致,工程上可以用实验中获得的升压速率分析推进剂表面燃烧状况。     

大口径火炮发射装药点传火模拟试验装置的研究

设计了一种大口径火炮发射装药点传火系统的模拟试验装置,用于测定大口径火炮装药点传火实体的燃烧特性。通过在该模拟试验装置上进行不同点传火结构方案的试验研究,筛选优化出点传火结构方案,进行了装药内弹道验证试验,测得膛压曲线光滑,压差曲线呈衰减状。实验说明该模拟装置,可以对不同点传火结构方案进行对比、筛选,为大口径火炮装药点传火结构设计以及火炮射击试验初期的安全评估,具有指导作用。     

Study on Influence of Functional Composition Distribution on Combustion Performance of a Modified Single Base Propellant

The modified single base propellant samples were prepared by impregnating blasting oil into single base grains and deactivating deterrent in water medium. The concentration distribution of functional compositions in this propellant was determined by using FTIR micro-spectroscopy. Its combustion performance was investigated by means of closed-bomb and interior ballistic tests. The results show that the concentration of NG distributes parabolically along the radius and the concentration of NA decreases from the surface to the centre exponentially. The deeper the NG impregnates, the slower the NA concentration decreases, the stronger the progressive combustion is and the better the interior ballistic performance is. When the depth corresponding to maximum NG concentration is about 1/2 of the web and the NA decreases slowly, the progressive combustion is the strongest and the interior ballistic performance is the best.     

膏体推进剂火箭发动机点火特性

为研究膏体推进剂火箭发动机点火工作特性,推导了膏体推进剂燃面变化模型和各阶段燃面方程,编制了发动机点火特性参数计算程序,计算了不同输运管道孔径以及膏体推进剂初始堆积量下瞬态燃烧室压力。设计了膏体推进剂火箭发动机热试车试验系统,成功进行了点火试验,分析了膏体推进剂火箭发动机点火工作过程中四个阶段的特性。结果表明:燃烧室平均压强的计算结果与试验数据吻合较好,计算误差小于5.7%,该计算程序适用于膏体推进剂火箭发动机点火特性参数计算;膏体推进剂初始堆积量增加一倍,初始压力峰值平均增加42.8%;输运管道孔径减小60%,初始燃烧时间平均减小66.5%,余药燃烧时间平均下降26.1%。发动机点火试验时,减小膏体推进剂初始堆积量,可降低燃烧室初始压力峰、增大稳定燃烧时间,另外减小输运管道孔径,可明显增大发动机稳定燃烧时间。     

液体发射药迫击炮内弹道燃烧稳定性

为研究液体发射药迫击炮内弹道特性,搭建60 mm液体发射药迫击炮瞬态测试系统,对其燃烧室压力变化与迫击炮弹初速进行测试。在试验基础上,基于非定常欧拉-拉格朗日模型和液体发射药蒸发-燃烧模型建立带燃烧反应的液体发射药迫击炮两相流计算模型,对内弹道过程中的反应流场进行模拟,分析复杂气相流场与液体发射药喷射燃烧间的耦合关系及压力振荡形成机理。结果表明：60 mm液体发射药迫击炮燃烧稳定性好,具有工程化潜力;数值模拟与试验结果吻合度较高,且可以复现压力振荡现象,计算模型具有合理性;液体发射药的喷射与燃烧均受燃烧室内气涡的影响;反射波引发的液体发射药集中燃烧使压力表现为一种振荡发展。     

等弧厚七孔发射药抛放弹内弹道计算

航空抛放弹内弹道计算通常使用的是形状函数法,具有严格的推导过程,但是当发射药分裂后,二项式函数不能完全体现发射药的形状特征.针对该问题,根据火药几何燃烧定律,通过计算七孔发射药瞬时燃烧面积,提出了等弧厚七孔发射药的内弹道新算法,可以满足当发射药完全燃烧时,相对燃烧面积是零,提高内弹道计算精度.