压药压力及密封性对B/KNO 3 激光点火特性的影响

通过实验研究了压药压力以及密封强度对B/KNO3烟火药剂的二极管激光点火延迟时间和阈值功率的影响,并与前人的研究结果进行对比,得出重要结论.     

激光点火过程的一维有限差分模拟

从激光点火的热机理出发,建立了激光点火过程的一维有限差分模型,并对B/KNO3/酚醛树脂点火药的激光点火特性进行了数值模拟。结果表明,随着入射激光能量水平、入射激光功率、入射激光能量密度、药剂激光吸收系数的减小,药剂的点火延迟时间延长 ;当入射激光能量水平接近点火能量阈值时,药剂表面温度的成长曲线出现双峰现象 ;点火功率阈值随着光束半径的增大而增大,随着脉冲宽度的增大而减小。模拟结果与实际激光点火过程的规律一致,与实验结果基本吻合。     

不同氧/燃比的硼-硝酸钾的激光点火特性

硼-硝酸钾是一种重要的含能材料,其氧/燃比与药剂的点火和燃烧性能有密切关系.为了掌握氧/燃比与激光点火性能的关系,对不同配比的硼-硝酸钾及其酚醛树脂掺杂物进行激光点火特性实验研究、热力学参数计算分析和热分析.结果表明,硼-硝酸钾的激光点火过程由激光烧蚀、热化学反应和自持燃烧等阶段构成;随着硼质量分数从30%增加到70%,50%发火的激光点火阈值存在一个最小值,分别为7.6 mJ(m(B)∶m(KNO3):50∶50)和4.05 mJ(m(B)∶m(KNO3)∶m(酚醛树脂):40∶50∶5);激光点火延迟时间与激光点火能量密度的关系近似为线性递减关系,并且具有较低激光点火能量阈值的配比也具有较短的激光点火延迟时间;酚醛树脂将B-KNO3的化学反应起始温度从556 ℃降低到548 ℃,化学反应放热量从1.86 kJ/g增大到2.21 kJ/g,提高了激光点火感度和缩短了点火延迟时间.     

激光等离子体和烧蚀对含能材料的激光点火过程的影响

通过测试激光点火的延迟时间、等离子体电荷通量和等离子体对激光的吸收能力，研究了激光等离子体和烧蚀对激光点火过程的影响。实验采用的含能材料为B／KNO3(m(B)：m(KNO3)=40：60)，外加5％的酚醛树脂，激光器为脉冲宽度为680μs的Nd：YAG固体激光器。实验结果表明等离子体密度随激光能量的提高而增大，而且激光等离子体的电荷通量大于燃烧流的电荷通量。当激光能量密度低于某一临界值时，点火延迟时间随激光能量密度的提高而线性变短，然而激光能量密度超过该临界值后，激光点火延迟时间保持恒定。在实验条件下，激光等离子体几乎不吸收入射的激光能量，但是点火延迟时间的变化规律表明了烧蚀会阻碍激光能量向含能材料注入。     

石墨掺杂对B/KNO_3点火药的激光点火特性的影响

用光声检测的实验方法研究石墨掺杂对B／KNO3点火药的激光点火性能的影响。根据对光声谱的分析，指出了石墨掺入B／KNO3会略降低B／KNO3的激光吸收能力并且掺入量增加时，药剂的光吸收能力会有所改善。石墨掺杂会增长B／KNO3的激光点火延迟期，这一规律与石墨掺杂对B／KNO3的吸光性能的影响规律一致。     

酚醛树脂对B/KNO_3点火药的激光点火特性的影响

用光声-光电测试法,EMS方法和DSC热分析方法研究酚醛树脂对B／KNO3点火药的激光点火特性的影响。研究结果表明,在一定的入射激光能量下,当有酚醛树脂时,B／KNO3体系点火药的点火延迟期缩短,光声信号也减小,酚醛树脂的作用在于抑制样品的能量和物质量向环境流失。样品表面激光烧蚀斑的电子显微照相表明有无酚醛树酯,药剂的烧蚀情况无明显的差异,激光在药剂表面形成多个点火中心。     

激光烧蚀硼-硝酸钾的等离子体特性

为了掌握激光点火中烧蚀和等离子体的特性, 采用平行电极板法研究了脉冲Nd∶YAG激光对硼-硝酸钾点火时的激光烧蚀等离子体导电特性和特征参数值.实验获得了B-KNO3(m(B)∶m(KNO3)=40∶60)和B-KNO3-酚醛树脂(m(B)∶m(KNO3)∶m(phenolic resin)=40∶60∶0.5)的等离子体形成的临界能量密度值分别为34.07±[8.06 J/cm2和28.56±2.62 J/cm2,电荷通量值和平均动能值分别为1.82×10-5C/(mm2·s),10.85×103 eV(62.05 J/cm2)和2.29×10-5C/(mm2·s),13.61×103 eV (60.80 J/cm2).激光形成等离子体的点火延迟时间随着激光能量密度的增大而呈指数衰减,在较低能量密度下掺杂酚醛树脂的B-KNO3的点火延迟时间比无酚醛树脂的B-KNO3长,但是当能量密度达到35 J/cm2时两者相同.研究表明,酚醛树脂有助于B-KNO3的烧蚀,并且形成的可反应性烧蚀产物具有较高离子浓度和动能.     

含CL-20改性双基推进剂激光点火特性

采用CO2激光点火方法,研究了含六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)改性双基(CMDB)推进剂在不同功率密度作用下的点火特性,探讨了Al粉含量和燃烧催化剂对该类推进剂激光点火性能的影响。实验结果表明,在激光功率密度25.5~127.0 W/cm2范围内,不含催化剂的CL-20-CMDB推进剂点火延迟时间随功率密度增加而递减,且点火延迟时间变化逐渐减缓,点火均首先在推进剂表面产生;而含有催化剂推进剂试样的点火延迟时间和点火过程则与功率密度密切相关:在高激光功率密度时,含催化剂的推进剂点火没有发生在推进剂表面,而是在试样表面的气相中,且点火延迟时间增加。Al粉含量对其点火延迟的影响在低激光功率密度时较大,随着功率密度增加影响减弱。     

二极管激光诱导B /KNO3 点火的发射光谱研究

研究了二极管激光诱导含能材料点火的化学反应机理,建立了时间分辨光谱测试系统,测量了在激光作用下B/KNO3的光谱发射历程,探测到了二极管激光作用下一些中间产物,而且可以观察到二次点火现象。实验和计算结果表明:B/KNO3在激光作用下的点火机理属于热点火机理。     

二极管激光诱导B /KNO3 点火的发射光谱研究

研究了二极管激光诱导含能材料点火的化学反应机理,建立了时间分辨光谱测试系统,测量了在激光作用下B /KNO3 的光谱发射历程,探测到了二极管激光作用下一些中间产物,而且可以观察到二次点火现象。实验和计算结果表明: B /KNO3 在激光作用下的点火机理属于热点火机理。