落球碰撞试验模拟火工品过载特性研究

建立了落球试验装置,并用该装置模拟了火工品发射时所承受的过载环境.通过落球碰撞试验得到了过载加速度随板厚和落高的变化曲线,以及过载加速度脉宽随板厚和落高的变化曲线;此外,应用有限元分析方法和ANSYS/LS-DYNA软件对落球过载环境进行了数值模拟,得到了火工品组件上(钢板)的过载加速度——时间曲线、应力分布图.结果表明,模拟结果与实际试验结果一致性较好,落球碰撞试验适用于模拟火工品发射时的过载环境,研究结果为落球碰撞试验装置的优化设计提供了参考和依据.     

基于二极管电爆炸的单触发开关导通机理

采用磁控溅射、紫外光刻、化学气相沉积等微机电加工技术,制备了基于Schottky结二极管和p-n结二极管的两种单触发开关,分析了无负载时它们的放电特性,两种开关在0.22μF/1500 V、0.22μF/1200 V下达至2000 A左右的峰值电流。研究了触发电容容值、触发电压、主电压、绝缘层厚度和双二极管并联结构对导通性能的影响,发现随着触发电容容值的增加,最小触发电压逐渐降低;减小绝缘层厚度、提高触发电压和主电压,均有利于峰值电流的升高;双二极管并联作为触发元件时,峰值电流比基于单个二极管的单触发开关更高,上升时间更短。根据单触发开关的放电特性曲线,将其作用过程划分为二极管电爆炸、绝缘介质层击穿和脉冲大电流上升三个阶段,阐明了各阶段的作用机制,建立了相应的电阻模型,结果表明单触发开关的电阻可以视为常数,并且阻值在毫欧级。     

钝感延期传扩爆装置

研究了以钝感耐热猛炸药HNS作为传递爆轰的微秒级延期通道,并利用HNS和A5炸药作为主要装药扩大爆轰能量,直到满足起爆战斗部的目的,从而实现爆炸过程的微秒量级的延时,这种装置因为采用了HNS和A5许用传爆药,可用于直列式微秒传爆序列,实现串联或多路微秒延期起爆,无需隔爆装置,简化弹药结构。     

PCB基密封并联平面触发火花隙开关的设计及性能

为了提高爆炸箔起爆系统(exploding foil initiator system,EFIs)的作用可靠性,减小系统体积、降低系统成本,采用印制电路板(printed circuit board,PCB)工艺设计了一种密封并联平面触发火花隙开关(planar triggered spark-gap switch,PTS).根据三电极的结构设计参数,采用PCB工艺批量制备了PTS,单只并联PCB-PTS的尺寸为13.5 mm(l)×7.5 mm(w)×2.5 mm(h).基于显微计算机断层扫描重建了开关的立体和断面图像,结果显示PCB工艺满足开关的加工精度需求.开展了电极间隙的静电场分布仿真以解释开关的导通过程,并且据此计算了开关的理论自击穿电压(self-breakdown voltage,USB).开关的电气性能测试表明:(1)并联PCB-PTS的USB略低于理论计算值,约为2000 V;(2)在大约50％～95％的USB范围内开关均能被可靠触发工作,并且电流上升时间稳定在约121.8 ns,峰值电流大于1500 A,满足EFIs的使用特性需求.最后,将该开关应用于爆炸箔起爆器(exploding foil initiator,EFI)进行发火实验,在0.22μF/1400 V的放电条件下,成功起爆了HNS-Ⅳ炸药.     

KNO3/GO复合含能材料的制备与表征?

分别采用重结晶法、中和法和溶剂-非溶剂法制备了硝酸钾/氧化石墨烯(KNO3/GO)复合含能材料。通过负载前后质量的变化对KNO3的负载量进行比较,并运用X射线衍射能谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(FESEM)和热重/差热分析(TG/DTA)对复合材料进行了表征。结果表明:3种方法中,KNO3都能均匀地负载在GO片层表面,溶剂-非溶剂法中KNO3的负载量最大;重结晶法制备的复合含能材料的反应快速且剧烈,反应起始温度较GO提前了74℃;中和法制备的材料的反应相对平缓,经历了3个阶段;溶剂-非溶剂法的热分解过程基本和纯KNO3相同。     

纳米CL-20炸药含能墨水的直写规律

针对MEMS引信中微传爆序列,基于直写技术,研究了由纳米CL-20炸药、黏结剂体系(包括黏结剂和溶剂)和其他添加剂组成的CL-20炸药墨水的直写特性,并制备了3种含能墨水。分析了直写压力、针头直径、直写高度和墨水黏度等因素对直写过程的影响规律。结果表明,随墨水黏度增大,直写线宽减小且减小幅度增大,但黏度过度偏大时,会影响直写线宽的均匀性,配方I在喷头高度为0.50mm和0.75mm时,以及配方III在喷头高度为0.75mm时,均出现了线宽不均的现象;配方II直写线宽稳定更适合直写装药。随着喷管压力的增大,CL-20油墨的打印线宽明显增加,且对于不同针头直径和不同配方墨水压力大小变化相同,线宽的增幅基本相同,当压力由100kPa增加到200kPa,线宽增大约2.5倍。随着喷头内径的增大,油墨的直写线宽明显增大,且线宽增加的幅度越来越大。随着喷头高度的增大,油墨的直写线宽减小。对于直写线宽大于1 285μm的墨水线条,固化后墨水表面均出现气泡,直写时应控制线宽,防止在直写过程中空气进入墨水。     

波形整形器在火工品高过载试验中的应用

改进了传统的霍普金森压杆(Hopkinson)技术,采用输入波形整形技术,使加载波形更能满足火工品实际加载环境的需要,从试验得出使用整形器最大的特点是可以获得比较光滑的入射波,降低波的弥散效应,可消除高频振荡,明显改善加载波的质量, 有较长的上升前沿时间,并且可以获得更接近常应变率的动态加载条件.同时,根据理论预估模型对不同形状的紫铜整形器进行计算,与试验结果对比表明,该预估方法可行.     

基于Al／MoOx纳米复合薄膜的含能半导体桥研究

使用微细加工和磁控溅射技术将Al/MoO x纳米复合薄膜集成于半导体桥(SCB),制成含能半导体桥SCB-Al/MoO x以提高SCB的点火能力。薄膜的SEM、DCS和XPS结果表明,复合薄膜成膜质量好,层状结构清晰,放热量可达3200 J/g,达到理论值的68%(理论放热量为4703 J/g),MoO x薄膜含有32%的MoO3、37%的Mo2O5以及31%的MoO2。电容激励发火实验表明:相同激发条件下,SCB-Al/MoO x反应终止时间较SCB显著缩短,能量输出效率高于SCB,发火时溅射出的火花量明显增多,持续时间显著延长,使用原子发射双谱线测温法得到的等离子体温度亦高于SCB。     

Al/Ni纳米复合含能材料的制备及其激光点火性能研究

利用模板法在硅基上制备了一种新型的Al/Ni纳米复合含能材料,利用场发射扫描电镜(FESEM)和X射线能谱衍射(EDS)分别对其进行了形貌表征和元素分析,采用差示扫描量热法(DSC)对该材料的热反应性能进行了检测,并通过脉冲激光对复合材料的激光点火性能进行了初步研究。结果表明:该复合材料具有嵌入式的纳米结构,该结构大大增加了反应物的接触面积,而且表现出较高的热反应活性;激光点火后,存在着较长时间的火花抛洒,对实际起爆过程十分有利,该纳米复合含能材料50%发火的激光能量约为36.28 mJ(能量密度为46.22mJ/mm2)。     

数字化火工技术的概念和应用

介绍了数字化火工技术、微烟火技术的概念及内涵 ,并且介绍了以该概念为基础的微型火箭列阵、微机电技术微型传爆序列和无针注射器的发展。