RDX基PBX炸药烤燃试验与数值计算

对RDX基PBX炸药进行了烤燃试验,建立了炸药烤燃计算模型,其中加入了Frank-Kamenetskii、SestakBerggreen和McGuire-Tarver反应模型,采用流体力学计算软件Fluent进行了数值模拟.试验结果表明,PBX炸药在1K/min升温速率下发生剧烈反应的时间为176.0min,此时试样中...     

低易损性PBX炸药烤燃试验方法研究

烤燃试验是评估和检验炸药易损性能的重要试验之一。通过分析炸药的安全可靠性及战场生存能力阐明了PBX炸药烤燃试验的意义和重要性,论述了PBX炸药烤燃试验国内外的发展现状,介绍了烤燃试验的方法,分析了影响烤燃试验结果的主要因素。     

高固含量HMX基浇注PBX的烤燃试验研究

参照美国MIL-STD-2015C非核弹药的危险性评估试验,研究了新研制的高固含量HMX基浇注PBX(PBX-9010)的热刺激响应特性,进行了升温速率为1、3、10和100℃/min的烤燃试验,用SEM、XPS和DSC-TG对烤燃试验前后的PBX-9010样品进行了表征。结果表明,PBX-9010炸药均发生了燃烧的低等级反应,是一种高安全性不敏感炸药。升温过程中PBX-9010炸药表面出现"脱粘"现象,烤燃分解反应是由HMX的热分解反应引起,HMX的晶型转变和黏结剂对烤燃试验结果均有重要影响。     

GHL01炸药烤燃实验的尺寸效应与数值计算

在不同升温速率下,对不同尺寸的GHL01炸药装药进行了烤燃实验,建立了烤燃实验的计算模型。分析了装药尺寸对炸药烤燃临界环境温度和响应程度的影响,根据实验结果标定了反应模型的动力学参数。结果表明,GHL01炸药的烤燃实验存在一个临界升温速率,当升温速率大于临界升温速率时,随着装药直径的增加,炸药发生点火的临界环境温度增大,当升温速率小于临界升温速率时,随着装药直径的增加,临界环境温度先减小后增大,存在极小值(即最小临界环境温度),且随着升温速率的减小,最小临界环境温度降低。GHL01炸药的临界升温速率为0.2~0.4K/min。按照GHL01炸药点火的原因不同,提出了以临界升温速率作为慢速烤燃和快速烤燃的分界点。     

基于ABAQUS的PBX炸药烤燃试验数值计算

建立了炸药烤燃过程的三维计算模型,采用Frank-Kamenetskii模型描述炸药自热反应的放热过程,编写了ABAQUS有限元软件的用户子程序HETVAL,模拟计算了不同升温速率、装药尺寸和壳体厚度等条件下PBX炸药的烤燃过程,分析了点火位置的分布规律。计算结果表明,随升温速率的增加和装药长径比的减小,点火位置从PBX炸药内部移向边缘;随着升温速率的增加,炸药的点火时间显著缩短;装药尺寸和壳体厚度对PBX炸药点火时间和点火温度的影响较小。     

限定条件下聚黑炸药烤燃试验及热起爆临界温度的数值计算

采用自行设计的烤燃试验装置,以1.0℃/min的升温速率并采用恒温控制技术对聚黑(JH)炸药进行了不同温度下的50min恒温烤燃试验;用FLUENT软件对不同升温速率和装药尺寸的聚黑炸药热起爆临界温度进行了数值计算。结果表明,炸药存在一个热起爆临界温度,炸药置于恒定高温环境中比慢速烤燃更危险,发生反应的环境温度更低,响应更剧烈。随着升温速率的增加,药柱的热起爆临界温度缓慢升高,当升温速率大于10.0℃/min时,热起爆临界温度均为197℃。药柱的长径比相同时,随着药柱尺寸的增加,聚黑炸药的热起爆临界温度逐渐降低,当药柱尺寸增加到一定值时,药柱尺寸对聚黑炸药热起爆临界温度的影响将减弱。     

不同约束条件下钝化RDX的烤燃响应特性

以2℃/min的升温速率对带壳的钝化RDX炸药进行慢烤试验,研究了不同约束条件下钝化RDX的烤燃响应特性.结果表明,材料相同时,随着厚度的增加炸药耐烤燃时间随之增长,但反应的剧烈程度逐渐减弱;厚度相同时,耐烤燃特性随材料物理性能的不同发生变化.根据材料力学理论和传热学理论,对所产生的现象进行了分析.结果表明,材料相同时,增加壳体的厚度,可以提高钝化RDX的热安定性;材料不同时,采用热导性低的材料可以提高炸药的热安定性.     

物理界面对炸药慢速烤燃特性的影响

利用自行设计的烤燃试验装置,在1℃/min的升温速率下对RDX基高能炸药进行了慢速烤燃试验。用FLUENT软件进行了模拟计算,研究了3种物理界面(空气、T-09耐烧蚀隔热涂料和GPS-2硅橡胶涂料)对炸药慢速烤燃特性的影响。结果表明,物理界面是影响炸药慢速烤燃响应特性的重要因素。相同条件下,物理界面为空气时,能增加烤燃弹的烤燃响应温度、响应时间以及烤燃响应的剧烈性;物理界面为惰性材料时,能增加烤燃弹的烤燃响应温度、响应时间,降低烤燃弹烤燃响应的剧烈性。数值计算结果表明,炸药慢速烤燃响应温度及烤燃时间受物理层厚度的影响,物理层厚度为0~5mm时,炸药烤燃响应温度、烤燃时间随着物理层厚度的增加而增大;物理层厚度为2.5mm时,炸药烤燃响应温度、烤燃时间达到最大值,之后随着物理层厚度的增加而减小。     

超细HNS的形貌控制及性能

采用溶剂-非溶剂重结晶法和晶形控制技术制备超细HNS,并对晶形控制剂的种类和用量、加料方式等因素在重结晶细化过程中对HNS微晶形貌和粒度的影响进行了分析。结果表明,上述几种因素对超细HNS的形貌、粒径及团聚的影响较大。对于0.40g的HNS原料,采用3mL质量分数0.5%的淀粉分解产物(DT)作为晶形控制剂,针管滴加药液,所得晶体大多为椭球形及球形小颗粒,部分呈规则块状,流散性好,粒径分布在100~400nm且无团聚;采用1.8mL质量分数1%的聚氧乙烯醚类化合物(PT)作为晶形控制剂,针管滴加药液,所得晶体绝大多数为球形小颗粒,粒径分布范围较窄,最小粒径可达50nm。细化后HNS的耐热均匀性略有提高,并且能够被标准黑药柱点燃,其50%发火高度约为12cm。     

基于FDS与CFD组合的快速烤燃数值模拟

为了研究装填熔铸B炸药的试件在池火作用下的快速烤燃特性,采用火灾仿真软件FDS建立了池火燃烧模型;烤燃试件尺寸为Φ76mm×256mm,壁厚7.5mm,燃料为JP-8,计算了不同阶段的火焰结构特征和烤燃试件周围的温度变化;将试件不同位置的真实温度作为边界条件运用于CFD中,研究快速烤燃的特性及其参数,并将计算的响应时间、点火温度与试验结果进行了比较。结果表明,用FDS与CFD组合计算的快速烤燃温度—时间曲线与试验曲线吻合,最大误差为8.1%;获得了快速烤燃过程中火焰的辐射热通量与对流热通量的变化情况,辐射热通量占主导作用,占比为总热通量的91%左右;得到了快速烤燃的池火燃烧特性以及油池与烤燃试件尺寸的匹配关系,油池尺寸越大,火焰温度越高,池火发展阶段的时间缩短,辐射热通量占比增大到95%;B炸药发生点火时,表层达到熔化的炸药极少,药柱内部温度仍为常温,点火区域在试件端面棱角处。     

不同射击工况下膛内模块装药的热安全性预测

为研究火炮多发连续射击情况下模块装药滞留膛内的热安全性问题,建立了膛内模块装药二维非稳态烤燃模型,采用FLUENT软件对模块装药在膛内的烤燃过程进行了数值模拟,分析了3种射击工况下多发连续射击后继续装填模块装药留膛时的烤燃特性。结果表明,常温下不同射击工况对膛内模块装药的烤燃响应时间影响较大,对烤燃起始响应位置影响较小,对烤燃响应温度几乎无影响;采用5发/min射速射击32发后模块装药的烤燃响应时间为399.2s,采用1发/min射速射击43发和采用混合射速射击41发后模块装药的烤燃响应时间分别为176.4s和179.6s。3种射击工况下均是靠近模块盒右侧端面处的单基药最先着火,并形成环形烤燃响应区,单基药的烤燃响应温度分别为459.2、462.7和460.0K。     

Determination of Solvent Contamination and Characterization of Ultrafine HNS Particles after Solvent Recrystallization

Solvent–antisolvent recrystallization employed for size reduction of HNS has been described and the effect of various parameters such as stirring rate, effect of antisolvent type, antisolvent temperature, ultrasonication, etc. was investigated. Purified HNS, produced by hot solvent recrystallization of production grade crude HNS, of mean particle size ∼95 μm was used for preparation of ultrafine particles of HNS. Solvent contamination in terms of residual solvent was determined by ¹H NMR and GC‐MS analysis. In addition, ultrafine HNS has been characterized for purity (HPLC, ¹H NMR), particle size and shape (PSA and SEM), specific surface area (BET analysis), thermal behavior (TGA, DSC), sensitivity (impact, friction), etc. The results have been compared with C‐HNS. UF‐HNS was >99% pure with mean particle size <1 μm. SEM showed submicrometer size rods like particles of HNS as the final material.     

装药密度与壳体约束对钝化RDX慢速烤燃特性的影响

利用自行设计的慢速烤燃装置测定了钝化RDX在不同装药密度和约束条件下的慢速烤燃特性.结果表明,装药密度为最大理论密度的80%～94%时,随着装药密度的增大,钝化RDX发生反应的剧烈程度减小;当壳体材料相同时,随着壳体厚度的增加耐烤燃时间增长,但反应的剧烈程度逐渐减弱;当厚度相同时,采用热导性低的材料可以降低慢烤响应的剧...     

壳体密封性对小尺寸弹药快速烤燃响应规律的影响

选用钝化RDX原料,对不同密封性的装药壳体进行弹药的快速烤燃试验.利用热电偶测得了弹药壳体不同位置的温度变化,并将自行编制的软件应用到试验时间和温度的同步采集中,分析了不同密封条件下弹药的响应规律.结果表明,软件能够精确采集温度随时间变化的曲线;在相同装药条件下,随壳体密封性的增强,壳体破裂程度越大,破片越碎小,炸药发生快速烤燃反应的剧烈程度也越大.