某中小口径武器用梯度硝基发射装药效应

针对某中小口径武器发射烟焰大、刺激性气味强等问题，采用化学脱硝法，制备了不同脱硝程度的梯度硝基七孔发射药，对其理化性能、静态燃烧性能、内弹道性能、发射有害现象进行了研究，并基于最小自由能法，研究了樟脑钝感剂用量与脱硝程度对发射药可燃气体（CO、H₂）含量、未氧化碳值的影响规律。结果表明：随着脱硝程度的增加，发射药的爆热从4001 J·g^-1降低至3517 J·g^-1，弧厚从0.92 mm降低至0.89 mm、安定剂含量从2.60%降低至1.95%、安定性未发生变化，最大动态活度对应的相对压力B_m增加至0.66，燃烧渐增性逐渐提升；在相当膛压下，发射药燃烧渐增性越好，弹丸初速越高，并建立了装药量、膛压、初速之间的对映耦合关系，获得了梯度硝基发射药内弹道性能的数字表达与控制方法；当爆热值相当时，与樟脑钝感发射药相比，梯度硝基发射药燃气中可燃气体含量低、未氧化碳含量少；射击试验中发现，梯度硝基发射药火焰小、刺激性气味小，具有较少的发射有害现象。     

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。     

梯度硝基发射药的设计原理与实现方法

为实现发射药能量释放高渐增性,根据枪炮内弹道学原理提出梯度硝基发射药(NGDP)的概念,并论证NGDP能量释放渐增性的基本原理。与传统钝感发射药相比,NGDP氧平衡较高,理论上具有低烟雾、低残渣特征。基于最小自由能算法,分析邻苯二甲酸二丁酯、樟脑和二硝基甲苯钝感的发射药与NGDP燃烧产物中可燃组分(CO、H₂)的含量,发现NGDP燃烧产物中可燃组分含量最低。阐述了NGDP的制备过程,通过扫描电子显微镜和X射线能谱仪以及激光共聚焦显微拉曼光谱仪表征NGDP的微观结构;进行密闭爆发器实验,证实了NGDP具有能量释放高渐增性。结果表明,NGDP是一种有别于现有制式发射药的新型发射药,有望消除或者减少传统表面钝感、包覆发射药存在的烟雾、火焰、残渣、储存稳定性等诸多问题。     

TATB表面包覆高能硝胺发射药的性能研究

为了改善高能硝胺发射药的燃烧性能,且不降低其总能量,将低能炸药TATB加入硝胺药中作为包覆剂对高能硝胺发射药进行包覆处理;通过爆热、密闭爆发器和12．7mm机枪内弹道试验,研究了包覆发射药的能量性能、静态燃烧性能和内弹道性能;结果表明：包覆样品CF-1能量与高能硝胺药相当,且表现出较强的燃烧渐增性,对比高能硝胺药,包覆样品CF-1弹丸初速提高了5％,且具有低温度系数效果。     

七孔变燃速发射药燃烧性能的数值计算

为模拟七孔变燃速发射药的燃烧性能,建立了七孔变燃速发射药的燃烧模型。在几何燃烧定律的基础上推导出燃气生成猛度Γ和已燃发射药百分数Ψ的函数关系。通过编程计算得到Γ-Ψ曲线。分析了燃速比、速燃层内孔径、长径比和缓燃层厚度与燃速层厚度之比对七孔变燃速发射药燃烧渐增性的影响。结果表明:速燃层和缓燃层的燃速比为1.5~2.5,长径比为2~3,缓燃层厚度与速燃层厚度之比为0.1~0.22,速燃层内孔径为0.2~0.3mm的七孔变燃速发射药有较好的燃烧渐增性。     

横切棒状和包覆粒状发射药混合装药定容燃烧性能

为了研究横切棒状和包覆粒状发射药混合装药的定容燃烧性能,制备了9/19的横切棒状药和含有Ti O2的高分子阻燃太根7/19包覆粒状发射药,对不同混合配比的横切棒状药和包覆粒状发射药进行了密闭爆发器试验,测定了发射药在不同装填密度下的定容燃烧性能,研究了混合比对混合装药定容燃烧性能的影响规律,分析了横切棒状药和包覆粒状发射药共同燃烧相互作用。结果表明:装填密度对发射药混合装药定容燃烧性能产生影响,随着装填密度增加,侵蚀燃烧降低,燃烧渐增性增加。混合比例对混合装药燃烧渐增性产生影响,在装填密度为0.20 g·cm~(-3)和0.32 g·cm~(-3)条件下,横切棒状和包覆粒状发射药获得较佳燃烧渐增性的混合比例分别为4∶6和3∶7。横切棒状药和包覆粒状发射药混合装药燃烧的相互影响主要表现在燃烧前期,横切棒状药改善了包覆粒状发射药的点火;燃烧中后期,横切棒状药和包覆粒状发射药燃烧趋于独立。     

四孔长方体发射药的形状函数计算及燃烧性能

为研究四孔长方体发射药的燃烧性能,根据四孔长方体发射药的结构特征,建立四孔长方体发射药的燃烧物理模型,通过Maple软件得到其Ψ-Ζ、Γ-Ψ曲线。对比分析了相同弧厚及长宽比时,圆柱七孔发射药、圆柱单孔发射药与四孔长方体发射药的理论燃烧性能,同时研究了不同内外弧厚、长宽比及内孔径大小的四孔长方体发射药燃烧性能,并对其中的一种情况进行了实验验证。结果表明当长宽比大于1.5时,四孔长方体发射药具有良好地燃烧渐增性,且优于圆柱单孔发射药,劣于圆柱七孔发射药,但其分裂点相对于圆柱七孔发射药更加靠后;内外弧厚一致、长宽比为1.5～3、孔径为0.10～0.20 mm的四孔长方体发射药,具有相对较好的燃烧性能;实验结果能够较好地与理论分析结果相吻合,但由于发射药内孔位置的偏离以及尺寸一致性差,导致燃烧分裂点相比于理论计算要提前到达,因此可基于理论分析结果优化加工工艺,提高发射药的尺寸一致性及药孔分布的均匀性。     

表面微孔结构三基发射药的性能

为了调节发射药的燃气释放规律,采用溶解法制备了表面微孔结构三基发射药,利用扫描电镜观察了发射药样品的微观结构;通过密闭爆发器试验研究了其静态燃烧性能;用材料试验机及冲击试验测定了其力学性能;以155 mm火炮研究了发射药的内弹道性能。研究结果表明,与原药相比,表面微孔结构三基发射药燃烧压力上升快,常温下燃烧结束时间缩短3.2 ms;初始动态活度值高,燃烧渐增性比原药低;在点火燃烧初始阶段表观燃速变大,后期燃速与原药基本一致;表面微孔结构三基发射药的力学性能有较小幅度的降低,其中,常温下降低幅度最大,抗压强度和抗冲击强度分别降低了2.98 MPa和0.35 kJ·m-2;减装药炮口初速提高13.9 m·s-1、全装药炮口初速提高15.0 m·s-1,膛压均有不同程度降低。     

双层包覆对超多孔发射药燃烧性能的影响

为进一步提高37孔发射药的燃烧渐增性,采用双层包覆工艺对37孔硝基胍发射药进行包覆。通过三维视频、扫描电镜、DSC及定容燃烧测试等方法研究了包覆效果、包覆层与基药的相容性、不同包覆层质量含量及包覆层层数对燃烧性能的影响。结果表明,双层包覆药厚度较为均匀;包覆层和基药相容性良好;在相同包覆层含量8%的条件下,双层包覆药的燃烧增面值较单层包覆药明显提高。双层包覆药的燃烧增面值ΔL随着外包覆层的增加呈先增后降的趋势,在内、外包覆层质量含量均为5%的条件下,燃烧渐增性最大,其ΔL值为0.1431 MPa~(-1)·s~(-1),相对于37孔基药,其燃烧增面值提高了43.53%。     

硅烷偶联剂改性α-AlH3材料的制备及其与HMX和CL-20的相容性

为提高α-AlH₃与HMX和CL-20的相容性,选用带有不同有机官能团的硅烷偶联剂对α-AlH₃进行包覆改性。通过X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FT-IR）、X光电子能谱（XPS）和扫描电镜（SEM）对包覆改性前后α-AlH₃的结构和形貌进行表征,并考察α-AlH₃和改性后所得材料分别与HMX和CL-20的相容性。结果表明：硅烷偶联剂在不改变α-AlH₃本体结构的基础上,可在其表面形成均匀的包覆层;其中γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580）包覆改性提高了α-AlH₃热稳定性,使其最高热分解温度提高1.7 ℃,活化能E_a值增加2.21 kJ·mol^-1;γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）改性后,α-AlH₃与HMX混合体系的相容性从3级提升至1级;KH550改性后,α-AlH₃与CL-20混合体系的相容性从4级提升至1级。     

膏体冲压发动机输送及调节技术试验研究

为了分析膏体冲压发动机的输送及调节特性,从发动机工作原理出发设计了推进剂输送及调节试验系统,针对所采用的膏体富燃料推进剂开展了试验研究。研究结果表明,在发动机工作条件下膏体富燃料推进剂的流动特性与幂率流体非常接近,可采用幂率流体层流流阻计算公式对试验管路内的流动损失进行估算,误差小于3%。通过增压压力较小的调节可获得较大的推进剂流量变化,具有调节系数大的特点,调节的响应时间随着推进剂粘性的增大而增大。     

硼粉改性对推进剂工艺性能的影响

采用HAAKE粘度计测定硼粉／丁羟简单体系和实验推进剂药浆屈服值和表观粘度，研究了硼粉的处理效果和处理硼粉BS对硼含量为35％-40％实验配方药浆工艺性能的影响。结果表明：在研究处理硼粉BD、BW、BT和BS系列中，BS的处理效果最好，处理工艺稳定。用处理硼粉BS制成的实验药浆具有较好的可浇性、流平性和适用期。实验药浆的流体特征，在出料初期2—3h内呈Casson或Bingham流体，有显著剪切稀化和明显的静止结构恢复特征。     

LP1846液滴在高温环境中的蒸发特性

对ＬＰ１８６４单滴在７００℃～８５０℃环境下蒸发的特性进行了研究，定量测试了液滴直径随时间的变化关系和蒸发常数，并提出一个单滴蒸发的简化模型，理论计算和实验结果吻合较好。     

低温感高能硝胺包覆火药的性能研究

研究了低温感高能硝胺包覆药的力学性能，界面粘接性能，定容燃烧性能和内弹道性能。实验结果说明，高能硝胺药经包覆之后力学性能及燃烧增面性都有提高，包覆层与基药之间的界面粘接性能优良，满足低温度系数发射药的技术要求，并取得 了“零梯度温度系数”的弹道效果。     

155mm火炮全等式模块装药的可行性讨论

对155mm火炮全等式和不等式两种模块装药的结构和弹道性能分别进行了比较分析，对全等式模块装药中存在的技术难题和解决途径做了详细的讨论。分别从理论和实验结果方面证明了全等式装药的可行性，认为国内155mm火炮可以通过采用混合装药和低温度系数装药技术实现模块装药的全等。     

双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧模型的研究

提出了双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧机理，建立了双基和硝胺改性双基推进剂平台燃烧模型。实验验证结果表明，本模型的公式可定量地再现平台燃烧的超速、平台和麦撒现象全过程，且计算值与实测值符合得较好。     

两种含能液滴燃烧特性的比较

利用高速摄影和热电偶测温方法研究了ＨＹ９１１和ＯＴＴＯ－Ⅱ两种液滴在高温（７００－８５０℃）环境下着火,燃烧的特性,定量测试了液滴着火延迟期,生存期,着火温度和平均质量燃速。结果表明：在同样条件下,ＯＴＴＯ－Ⅱ液滴比ＨＹ９１１液滴易于着火,但燃速比ＨＹ９１１慢得多。     

低温感高能硝胺发射药的定容燃烧和弹道性能研究

通过高压密闭爆发器试验，研究了低温感高能硝胺发射药的定容燃烧特必，分析比较了其包覆前后的燃面变化规律，火炮射击试验结果表明，包覆处理后的高能硝胺发射的弹道性能具有明显的低温感效果。     

Deconsolidation and combustion performance of thermally consolidated propellants deterred by multi-layers coating

Both heating and solvent-spray methods are used to consolidate the standard grains of double-base oblate sphere propellants plasticized with triethyleneglycol dinitrate （TEGDN） （TEGDN propellants） to high density propellants. The obtained consolidated propellants are deterred and coated with the slow burning multi-layer coating. The maximum compaction density of deterred and coated consolidated propellants can reach up to 1.39 g/cm3. Their mechanic, deconsolidation and combustion performances are tested by the materials test machine, interrupted burning set-up and closed vessel, respectively. The static compression strength of consolidated propellants deterred by multi-layer coating increases significantly to 18 MPa, indicating that they can be applied in most circumstances of charge service. And the samples are easy to deconsolidate in the interrupted burning test. Furthermore, the closed bomb burning curves of the samples indicate a two-stage combustion phenomenon under the condition of certain thickness of coated multi-layers. After the outer deterred multi-layer coating of consolidated samples is finished burning, the inner consolidated propellants continue to burn and breakup into aggregates and grains. The high burning progressivity can be carefully obtained by the smart control of deconsolidation process and duration of consolidated propellants. The preliminary results of consolidated propellants show that a rapid deconsolidation process at higher deconsolidation pressure is presented in the dynamic vivacity curves of closed bomb test. Higher density and higher macro progressivity of consolidated propellants can be obtained by the techniques in this paper.