硝基甲烷与铝粉混合物燃爆特性实验研究

随着新型武器装药的大范围使用,对典型装药燃爆特性参数的研究已成为兵工企业安全生产亟待解决的基础问题。在1 m³密闭爆炸容器内,利用自组建的爆炸测试系统研究了硝基甲烷蒸气的燃爆特性和硝基甲烷蒸气与铝粉尘混合物的燃爆特性。研究结果表明：在实验浓度范围内,随着硝基甲烷蒸气含量的增加,硝基甲烷蒸气与空气的混合物爆燃压力和温度的变化出现一直增大的趋势,爆燃超压在浓度值40%~60%趋于平缓,硝基甲烷蒸气浓度在20%~30%时能够得到最小点火能量的最低值0.7 mJ;硝基甲烷蒸气与铝粉尘混合物,在弱点火条件下随着铝粉尘浓度的增加,压力出现一个极值点,混合物爆燃（或爆轰）压力随铝粉尘浓度变化呈倒“U”形曲线,这一现象基本符合一般可爆性物质燃爆特征。     

弱封闭管道向抑爆装置内泄爆对火焰传播特性的影响

为了探究弱封闭管道向抑爆装置内泄爆对火焰传播特性的影响,在内径120mm、长5.5m不锈钢管道受薄膜约束的开口端放置消爆仓,采集甲烷-空气预混气体的火焰结构、火焰传播速度和爆燃压力等参数。实验结果表明:甲烷-空气预混火焰出现了Tulip火焰结构;消爆仓内放置的抑爆环可以减弱管道内火焰传播时的湍流程度,有效降低了火焰传播速度;实验工冴下气体爆燃压力时程曲线均有相似变化趋势,且相同条件下布设消爆仓可以明显衰减"外部爆炸"和"火焰振荡加剧湍流"产生的压力峰值。     

复合射孔器爆燃气体压力计算模型

为获得适合工程应用的爆燃气体压力计算方法,并分析装药燃烧形式以及爆燃气体压力变化过程,对复合射孔器爆燃气体压力计算模型进行了研究.基于装药燃烧满足几何燃烧定律,燃气体特性参数均匀分布,注水区和岩石区在爆燃气体作用下分别发生弹性压缩和塑性压缩等假设,考虑装药燃烧、射孔扩展过程、注水区运动和压缩过程等因素对爆燃气体压力的影响,推导出了计算模型微分方程组.算例分析表明:该模型能正确反映爆燃气体压力的基本特性,并具有操作性强、能够反映压力变化过程等特点.     

特殊压力条件下非电导爆管传爆速度的研究

研究了导爆管在方形不锈钢管道内承载3种不同压力环境的传爆速度,即:导爆管外壁承载0~0.6MPa正压,方管外引爆;导爆管内外壁承载-0.1~0MPa负压和0~0.8MPa正压,方管内引爆.结果表明:第1、2种条件下的压力变化对爆速没有影响;第3种条件下爆速先增大至1804m/s(0.2MPa),再减小到1424 m/s(0.8MPa),从压力增加和氧含量变化及曲线回归分析,可知导爆管在正压力增大到某一值时可能会熄爆,通过曲线回归公式计算得出该压力值为1.54MPa;压力继续增大到某一值时导爆管将拒爆.     

［Cd(CHZ)3］(ClO4)2的快速热分解过程研究（英）

为了考察[Cd(CHZ)3](ClO4)2(CdCP)的热分解行为,采用T-jump/FT-IR光谱法实时测定了CdCP的快速热分解气体产物.CdCP在不同的压力下以200℃·s-1的升温速率达到设定的温度快速分解.用快速扫描傅立叶变换红外光谱,解析了分解过程中逸出的11种红外活性气体,给出了主要气相产物浓度随时间的变化曲线.结果表明,在1.0～15 atm范围内,压力不影响CdCP的热分解行为.     

高量程压力传感器在含能材料燃烧转爆轰实验中的应用

在三种不同的含能材料(JO-9159、B炸药和某推进剂)燃烧转爆轰实验中,使用高量程Y-YD-1254型压电式压力传感器对燃烧转爆轰(DDT)实验中管内不同位置处的压力进行测量。实验结果表明,这种压力传感器测量的压力幅度可以从几个兆帕到十个吉帕,适用于测量固体炸药或推进剂在燃烧转爆轰过程中不同位置处的压力变化,尤其适用于测量燃烧过程中的压力变化。     

置障下火焰传播速度及其超压的实验研究

通过增加有机玻璃管的长度,在布置障碍物的情况,研究了不同的长径比(LID)处火焰传播速度、超压的变化情况.研究结果表明:障碍物的存在使火焰的传播速度、超压提高,在长径比LID=20时火焰传播速度急剧增加;浓度越接近化学计量比,障碍物对火焰的加速作用越显著、超压越大.研究结果对于如何防治瓦斯和其它可燃气体爆炸,减轻爆炸威力具有一定的指导意义.     

在二次燃烧室内混合剪切层的燃烧研究

研究了火箭/冲压喷气混合剪切层的燃烧机理。利用气体扩散燃烧器对甲烷-空气进行了实验。用Ar、N_2及CO_2稀释甲烷,研究了包含火箭排气在内的惰性气体对点火及火焰传播现象的影响。本研究明确了H,O,OH基的浓度在点火过程中起的重要作用。惰性气体使这些基的浓度及绝热火焰温度下降,结果起着妨碍点火的作用。另外,惰性气体浓度及反应热分布梯度越大,火焰带的宽度越狭窄。在本实验中还观察了浓度梯度场的正常火焰。     

含燃速调节剂的AP/HTPB推进剂的燃烧特性

研究了Fe_2O_3、亚铬酸铜(CC)、LiF和CaCO_34种燃速调节剂及含有这些添加剂的推进剂的负压火焰.在负压下存在一个暗区,该区随压力下降和AF粒径变小而变厚。加有FEe_2O_3的推进剂存在一个没有气相火焰的发烟表面。含有燃速催化剂在负压下燃烧所得积烟表明:重燃料分子随AP粒子变细而下降.加入Fe_2O_3或CC.低压爆燃限降低.而加入LiF和CaCO_3则增加。当LiF和CaCO_3高于一定含量时.减小AP粒径会进一步降低燃速.低于一定含量时会起增速作用,直到某一压力时,则又降速。添加剂类型不同会影响燃烧表面形态发生变化的压力。     

全炸药飞片雷管

太安和奥克托今可用热丝起爆,它们在密封条件下爆燃时产生的气体压力足以使薄铝片破碎,破碎的高速飞片在撞击炸药时足以使炸药起爆。根据这一系列作用设计的雷管叫做全炸药飞片雷管。这种雷管的组成部分有:(1)热桥丝,(2)施主炸药,(3)产生飞片的铝板,(4)受主炸药,(5)传爆药。目前这种雷管有两种型号,即SE-1型和ER-322型。 SE-1型飞片雷管 SE-1型飞片雷管如图1所示:其外壳为1.2毫米厚的黄铜;桥丝为直径0.05毫米的镍铬合金(80％镍和20％铬)并用填充石棉的酞酸     

乙醇为溶剂制备超细高氯酸铵的GAS研究

在测定CO2-乙醇系统膨胀度和气液平衡计算的基础上,以乙醇为溶剂测试了超临界二氧化碳气体抗溶剂法(gas anti-solvent,GAS)重结晶高氯酸铵(AP)过程中压力、温度、溶液初始浓度及升压速率、静置时间等对产品晶粒大小、晶形的影响规律。试验结果表明:在GAS细化过程中,AP颗粒的平均粒度随温度升高而增大。在25℃时,平均粒度随初始浓度的增大而减小,但在31℃和40℃时,影响趋势相反。升压速率越大,越易得到粒度均匀的小颗粒AP。终点压力越大,平均粒度越小,但终点压力大于9MPa后,影响不再明显。终点压力为6MPa时,静置时间延长,粒度明显增大,且分布较宽;但终点压力达到9MPa时,粒度变化变小,晶形略有改变。综合分析表明,升压操作引起的液相湍动强度和溶剂本身的物化性质是影响样品粒径、晶型的关键性因素。最后,在温度25℃,终点压力9MPa,升压速率35kg.h-1,初始浓度1.0g.(100mL)-1时,得到60nm多面体形状的AP微细颗粒,其边缘不规则,晶体有断裂现象。     

爆轰不稳定性及初始压力对螺旋爆轰轨迹角的影响

为研究爆轰不稳定性及初始压力对螺旋爆轰轨迹角的影响，开展了预混气螺旋爆轰实验研究。利用内径63.5 mm、长4 m的爆轰管道系统对4组预混气(气体Ⅰ:2H₂+O₂+50%Ar,气体Ⅱ:C₂H₂+2.5O₂+85%Ar,气体Ⅲ:C₂H₂+5N₂O,气体Ⅳ:CH₄+2O₂)进行爆轰实验；采用烟膜技术记录螺旋爆轰波的胞格结构，测量不同预混气在不同压力下右旋、左旋横波与管轴形成的轨迹角α⁺、α^-,分析轨迹角的变化、初始压力以及爆轰不稳定性对其影响。实验结果表明：4种预混气的螺旋爆轰轨迹角均位于30°～50°范围内；爆轰不稳定性相对较弱的气体(气体Ⅰ,气体Ⅱ,气体Ⅲ),轨迹角测量值与声学理论计算得到的理论值吻合度较好，不稳定性强的气体(气体Ⅳ),测量值与理论值吻合度较差；4种预混气的轨迹角离散度大小及变化趋势与壁面胞格离散度一致；随着初...     

机器人手臂材料的弯曲极限测试

用两种材料制备Smooth-on Ecoflex00-30超弹体,测试其力学性能;通过Recur Dyn构建仿生机械臂有限元模型,进行弯曲性能测试.结果表明:两种材料配比为1:1时,断裂强度和伸长率最大;随固化温度升高,样品抗拉强度、伸长率、硬度及弹性模量先增后降;相同拉伸距离,拉伸时间越长抗拉强度越小,拉伸频率越大,抗拉强度越大;随拉力增加,样品弯曲度增大,当拉力为2.75 N时,达到弯曲极限;线缆两侧受力忽略不计,表面分布力是影响样品弯曲的主要原因.     

TiH2粉尘火焰传播速度及温度分布的高速二维测量

为探究储氢合金TiH₂在温压弹中应用的可行性，利用开放式和半开放式哈特曼管，分别模拟温压弹在空中和地下坑道内的爆炸过程，并利用基于比色测温和轮廓检测技术的高速二维测量平台，研究不同浓度TiH₂粉尘云火焰特征参数及其影响因素。实验结果表明：在开放空间内，TiH₂粉尘火焰温度在2 150～2 400 K范围内，随着粉尘浓度的增加，火焰温度呈下降趋势，其初期火焰传播速度和加速度受粉尘浓度影响不大，后期随浓度的增加而增加；在管道受限空间内，不同浓度TiH₂粉尘云稳定燃烧的温度都在2 430 K左右，粉尘浓度越大、火焰传播到顶部所需时间越短，管道内粉尘的稳定火焰温度较开放空间内的高50～210 K,其火焰传播速度是开放空间内的6～15倍。与传统爆炸测试手段相比，比色测温方法可以准确重构某区域的瞬态温度分布云图，轮廓检测技术可以实现火焰前锋面速度和加速度的精确测量，从而为温压弹的配方设计和毁伤效能鉴定提供了一种新的技术手段。     

慢烤试验中PBX-6炸药件的响应特性（英文）

为了解缓慢加热对炸药件安全性的影响,分别开展了PBX-6粉末炸药样品在压力1 MPa和0.101 MPa、升温速率2℃·min~(-1) 和5℃·min~(-1) 的DSC分析,以及SR50mm PBX-6半球炸药件在55℃、140 d的加速老化试验。设计了Φ100 mm球形炸药件的慢烤试验装置,对球形S-1~#和S-2~#试样进行了升温速率分别为2℃·min~(-1) 和5℃·min~(-1) 的慢烤试验。通过热电偶和温度测试系统记录测量位置的温度变化,结合冲击波超压和试验残余物对比分析试验结果,探讨慢速烤燃行为与热分解特性的关系,综合评估PBX-6炸药件在缓慢加热条件下的安全性。结果表明,升温速率2℃·min~(-1) 时,S-1~#试样的爆燃时间为8373 s,爆响温度为218.5℃,爆燃反应较弱。升温速率5℃·min~(-1) 时,S-2~#试样的爆燃时间为4074 s,爆响温度为224.9℃,冲击波超压为21.8kPa,爆燃程度较大。即升温速率越大,试样的爆响时间越短,爆响温度越高,爆燃程度越大。     

悬浮态AlH3粉尘爆炸泄放过程能量输出规律

为了研究悬浮态AlH3粉尘爆炸泄放过程的能量输出规律,采用改进后的20 L球爆炸测试系统分别对其在密闭和泄放条件下的爆炸压力和火焰传播规律进行了研究.结果表明:悬浮态AlH3与Al粉相比,在密闭体系内爆炸下限浓度由40 g·m-3下降至30 g·m-3,表明AlH3点燃后释放氢气过程加速了整个化学反应历程;此外,密闭体系下AlH3粉尘爆炸的最大爆炸压力和爆炸压力上升速率均高于铝粉爆炸,最大爆炸压力由1.02 MPa上升至1.15 MPa,表明由于氢气释放形成了可燃气体?可燃粉尘复合体系,使得爆炸能量释放过程更为猛烈;泄放条件下,在浓度为500 g·m-3时,AlH3的爆炸压力(p)和爆炸压力上升速率(dp/dt)下降幅度最大,分别达43％和30％,表明爆炸泄放可以有效降低爆炸伤害;同时,得出爆炸泄放火焰长度和速度均在AlH3浓度为750 g·m-3时达到最大,多次火焰产生概率和出现频次随浓度增加而增加.     

甲烷爆炸冲击波作用下密闭管道内动物损伤效应试验研究

通过观察管道内甲烷爆炸对大鼠的肺等组织损伤病理特征,分析损伤原因,为瓦斯爆炸伤的临床救治提供依据。采用甲烷-空气预混气体爆炸冲击波对密闭管道内大鼠的作用模型,观察冲击波对管道内不同位置大鼠的损伤程度,并从病理组织学角度分析冲击波作用下肺、肝、脾组织损伤效应及机理。结果表明：密闭管道内,甲烷爆炸后置于管道前端的大鼠灼伤程度比置于后端的大鼠严重,但后端大鼠的肺组织受到的冲击波损伤比前端大鼠更为显著,肺泡发生明显塌陷,Ⅰ型肺 细胞和Ⅱ型肺细胞连接断裂并消失,管道前端的5只大鼠死亡1只,管道后端的5只大鼠全部死亡;肝组织的损伤主要是肝细胞空泡样变性、血窦淤血、出血明显,汇管区有不同程度的淤血、出血、炎性细胞浸润及胆管上皮细胞坏死脱落;甲烷爆炸对大鼠的肺、肝、脾均造成损伤,但肺部损伤明显且形成致命损伤,肺显微结构和超微结构显示肺部对爆冲击波压力最为敏感,是冲击波作用的主要靶器官。     

杂质对混合硝酸酯及其含能粘合剂安定性的影响

以混合硝酸酯和含70%混合硝酸酯的高能粘合剂作为原料,通过添加不同的杂质,研究了杂质及其含量对硝酸酯安定性的影响.结果表明,随着Fe3 、Cl-、NO3-杂质离子浓度的增加,混合硝酸酯的安定性均降低,NO3-离子对混合硝酸酯安定性的影响最大;Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3、BaCl2对含70%混合硝酸酯高能粘合剂安定性的影响依次减弱,且浓度越大,对安定性影响越大.在三种贮存温度下,随着pH值增大,高能粘合剂的安全贮存时间呈现先增大后减小的趋势,含70%混合硝酸酯高能粘合剂pH＝7.08时,安定性最好,安全贮存时间最长;随着高能粘合剂中含水量的增加,高能粘合剂的安全贮存时间也相应降低.     

纳米Al/Bi2O3制备和性能及长储研究

采用溶液法制备纳米Bi₂O₃颗粒,并用P4VP与Al粉自组装,获得分散均匀的纳米铝热剂Al/Bi₂O₃. 利用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜（SEM）对其组成和形貌进行表征,运用差示扫描量热仪（DSC)、压力-时间曲线（p-t曲线）分析性能。自组装Al/Bi₂O₃的反应时间为0.036 s, 最大压力为4 729 kPa,达到最大气体压力的时间为0.162 s,表现出比Al/Fe₂O₃和Al/CuO反应更为迅速,产气量更大的性能特点。经过加速老化实验,Al和Bi₂O₃接触更紧密但无明显团聚;经老化处理,相当于常温下储存15 a时间,Al表面氧化层厚度由3.2 nm增加到4.6 nm,Al/Bi₂O₃放热量由1 112 J/g逐步降低到606 J/g,Al/Bi₂O₃用于半导体桥发火时间由37.20 ms增加到50.88 ms,发火能量由0.64 mJ增加到1.17 mJ.     

烟火药在定容条件下的爆燃p-t曲线仿真

通用的非线性显式动力学软件没有适用于模拟火工作动装置内烟火药作用过程的数学模型,导致动力学仿真只能采用多软件联合仿真。为简化仿真流程,采用MSC.Dytran软件新增的爆燃状态方程模拟烟火药在定容条件下的压力-时间历程(p-t曲线)。为验证仿真方法的适用性和准确性,进行了燃速较慢的炭黑/硝酸钾和燃速较快的铝/高氯酸钾两种烟火药的仿真和试验。对比分析了仿真结果与密闭爆发器试验结果在压力上升到半峰值(0.5pm)和到达压力全峰值(pm)两个时刻的时间差以及pm的相对误差。结果表明,炭黑/硝酸钾压力上升到0.5pm时,仿真结果和试验结果的时间差为0.03 ms,到达pm时的时间差为0.3 ms,pm的相对误差为7.4%～10%;与此相对应,铝/高氯酸钾在这两个压力点处的时间差分别为0.02 ms和0.1 ms,pm的相对误差在4%～6.3%。说明使用MSC.Dytran中的爆燃状态方程进行烟火药的p-t曲线仿真具有较好的准确性和适用性。