AP和Al含量对DNTF基炸药燃烧转爆轰的影响

为了研究配方组分对二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基复合炸药燃烧转爆轰性能的影响,设计了AP和Al粉摩尔比分别为0.306、0.414、0.574的三种配方。采用同轴电离探针测试技术,对这三种DNTF基复合炸药配方进行了燃烧转爆轰性能试验。从燃烧转爆轰过程中波阵面传播速度及诱导爆轰距离的变化分析了AP和Al粉摩尔比对炸药燃烧转爆轰的影响。结果表明,随着炸药配方中AP和Al摩尔比从0.306增大到0.574,炸药初始燃烧持续时间从1065μs增大1395μs,燃烧速度从141 m·s~(-1)减小到108 m·s~(-1),但对流燃烧段和爆燃段持续时间快速减小,对流燃烧速度从500 m·s~(-1)增加到1668 m·s~(-1),爆燃速度从3000 m·s~(-1)增加到4800 m·s~(-1),发生燃烧转爆轰的诱导爆轰距离从675 mm左右减小到425 mm左右。     

DNTF基同轴双元装药的爆轰波形及驱动性能

采用两种不同含铝量的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基炸药制备了一种同轴双元组合装药,其内层装药的含铝量为20%,外层装药的含铝量为5%,通过高速扫描法研究了该组合装药的爆轰波形特征;采用含铝量为12.5%的DNTF基炸药制备了同尺寸的单一装药,并通过圆筒实验,对比了组合装药与单一装药驱动性能的差异。结果表明,外层装药爆速较高时,内层装药的爆轰波形将产生汇聚效应,同时也加剧了外层装药的侧向干扰,使其波形呈现明显的散心特征;该组合装药的复杂波形不仅影响内外层装药的爆轰反应区宽度,还使圆筒比动能及爆轰产物压力在初期均明显低于单一装药;随着爆轰产物的膨胀,组合装药与单一装药的圆筒比动能逐渐接近,且爆轰产物相对比容增至2.69后,组合装药爆轰产物的压力便明显超过单一装药。     

DNTF基层状复合温压装药爆炸过程及能量释放特性

为探究3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）对层状复合温压装药爆炸释能过程的影响，制备了外层装药具有不同铝粉含量（60%～94%）和不同DNTF含量（0～40%）的多种双层复合装药，采用密闭罐体进行了氮气与空气环境下的爆炸试验，并基于准静态压力与有效机械能的关联性，获得了装药在不同反应阶段的输出能量，同时结合爆炸火球的演变，分析了不同装药的铝粉后燃烧过程。结果表明，当外层装药的DNTF为40%时，其被冲击分散后，散布的DNTF颗粒极易点火并迅速增长，提升了铝粉无氧燃烧速率与云团边缘铝粉有氧燃烧速率，爆轰及无氧燃烧释放的机械能之和比同组分均匀装药提升12%；当外层装药中的DNTF由同比例的聚四氟乙烯（PTFE）替代时，铝粉抛撒后的燃烧速率大幅降低，与外层装药含DNTF的复合装药相比，释放的总机械能下降约22%，冲击波超压、温度也下降显著；当外层装药全部为铝粉时，高浓度的铝粉云团发生持续时间长且剧烈的有氧燃烧，释放的总机械能下降仅为5%，但爆轰及无氧燃烧释放的机械能之和却下降32%，冲击波超压峰值下降幅度较大。可见，复合装药外层中的DNTF组分对于提升铝粉云团的燃烧速率及爆炸早期的能量释...     

DNTF/PDMS/NC基含能油墨制备与性能

为获得与喷墨打印技术兼容且在微尺度下稳定爆轰的全溶型炸药油墨,设计了以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)为主体炸药,聚二甲基硅氧烷(PDMS)和硝化纤维素(NC)为复合黏结体系的含能油墨。使用粘度计、电子密度仪和高速摄影仪等设备,探究了含能油墨流变特性和可打印性,采用扫描电子显微镜、纳米压痕仪及BAM撞击感度测试仪等仪器,表征了喷墨沉积样品微观形貌、力学性能和安全性能。结果表明：DNTF基含能油墨与喷墨打印技术兼容性良好,复合黏结体系能够将炸药颗粒紧密黏结。制得样品DNTF基复合物最大弹性模量达到6.438 GPa;其撞击感度和摩擦感度能量较于原料DNTF分别提升了6.5 J和24 N;在长100 mm、宽1 mm及深度1 mm的沟槽中爆速达到了7927 m·s^-1。     

DNTF/HATO混合体系安全性及分子动力学模拟

为了研究3,4–二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)与5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟胺(HATO)混合炸药安全性能,对DNTF临界直径和不同比例的DNTF/HATO混合体系的撞击感度、摩擦感度、冲击波感度、热感度的变化规律进行了研究。结果表明:DNTF单质炸药临界直径约为0.2 mm。当HATO的含量小于等于55%时,混合体系的特性落高随HATO含量的增加线性增加;摩擦感度随HATO含量的增加线性减小。混合体系的冲击波感度在HATO含量小于等于50%时与DNTF相当,当HATO含量达到55%时有所改善,隔板值G50降低5 mm左右。DNTF和HATO混合后,HATO的热分解温度会由243.7℃降低到230℃左右。采用Dreiding力场对DNTF/HATO混体系分子动力学模拟得到,随着HATO含量的增加,DNTF分子中五元环与NO_2相连的C—N键、五元环中的C—O键的键长呈现下降的趋势,说明DNTF、HATO形成混合体系后,结构稳定性有所提高。     

DNTF原位红外热分解动力学及机理

为了深入研究3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）特征基团的热分解特性,采用差示扫描量热法（DSC）、快速扫描傅里叶变换红外光谱法（FTIR）分析了DNTF的凝聚相热分解特性;利用变温红外原位池技术在2.5,5.0,10.0 ℃·min^-1等三种升温速率下研究了DNTF的特征基团随时间（温度）的变化;采用Coats-Redfern法计算得到了DNTF的硝基、呋咱环、氧化呋咱环的热分解动力学参数;基于DNTF的特征基团热分解特性,推测了DNTF的热分解机理。结果表明：DNTF特征基团的热分解受三维扩散机理控制,DNTF分子内的基团反应活性为硝基>氧化呋咱环>呋咱环,随着加热速率提高,各基团的反应活性表现出增大的趋势。推测DNTF热分解过程为C─NO₂先断裂,然后连接呋咱环和氧化呋咱环的C─C键断裂,最后氧化呋咱环和呋咱环中N─O键断裂,且氧化呋咱环比呋咱环更快发生分解。     

高密度压装炸药燃烧转爆轰研究

为了给高密度炸药装药的安全性分析提供更准确的依据,在不同约束条件下(DDT管长420 mm,壁厚分别为10,20 mm),进行了PBXC03压装炸药燃烧转爆轰实验,采用电离探针测量了炸药中反应波速度,通过观测管体和反应波速度变化,判断炸药燃烧转爆轰(DDT)的情况.根据高密度炸药状态,建立了炸药燃烧转爆轰计算模型,采用...     

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的研究进展

对新一代高能量密度化合物3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的物理化学性能、热分解性能等进行了评述,其物理化学性能表明,DNTF的综合性能优于HMX;热分解特性表明,DNTF具有较好的热稳定性,常用的铅盐、铜盐均能催化DNTF的热分解。同时,对DNTF在高能混合炸药、改性双基推进剂等方面的应用研究进行了综述,从能量性能,安定性和安全性能上分析了其在改性双基推进剂中应用的可行性,并指出了目前DNTF-CMDB推进剂存在的问题。     

高能量密度材料3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱性能及应用研究

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)是一种新型高能量密度材料,通过对其理化、爆轰性能研究,证明其各项性能优于奥克托今(HMX)而接近六硝基六氮杂异全兹烷(CL-20).DNTF能量高、熔点低、热安定性良好、感度适中,适于在推进剂、战斗部装药及爆炸网络中应用.另外,DNTF能与梯恩梯(TNT)形成低共熔物,可以调配成不同熔点、不同能量要求的液相载体,为熔铸炸药的发展开辟了新领域.     

DNTF/RDX-CMDB推进剂动态力学性能

采用动态力学分析仪(DMA)研究了3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)与黑索今(RDX)不同配比对DNTF/RDX-CMDB(DFR)系列推进剂动态力学性能的影响,获得了DFR系列推进剂的动态力学特征量.结果表明:DNTF与RDX不同配比对DFR系列推进剂高低温动态力学性能具有较大影响;DFR系列推进剂的动态力学过...     

颗粒状HMX、RDX的燃烧转爆轰实验研究

用盖帽探针和离子探针实验研究了颗粒状HMX、KDX的燃烧转爆轰(DDT)。研究表明炸药的DDT过程复杂，点火方式、DDT管材料、杂质都对这些炸药的DDT有一定的影响。     

爆震管内缓燃到爆震转变距离和时间的数值模拟

为了研究爆震管内缓燃向爆震转变(该过程称为DDT)距离和时间,对爆震管内DDT过程进行了二维数值模拟,研究改变氧气浓度及使用辛烷和氢气双燃料对爆震管DDT距离和时间的影响.数值模拟结果表明:当氧化剂中氧气体积分数占20％ ～ 40％时,增加氧气体积分数可以缩短DDT距离和时间;当氧气体积分数大于40％时,初始火焰在极短的时间和距离发展为稳定传播的爆震波;相同条件下,使用辛烷和氢气双燃料较单一辛烷燃料能获得更短的DDT时间和DDT距离,双燃料中氢气体积分数20％时,影响效果最好.     

等离子体射流点火对燃烧转爆轰影响的二维数值计算

采用二维粘性CE/SE方法对等离子射流点火的多相爆轰进行了数值计算,分别以N-S方程和Euler方程为控制方程,对比了等离子体射流条件下粘性对爆轰流场的影响。分析了不同射流温度、时间及初始液滴半径对燃烧转爆轰过程的影响。计算结果表明：粘性作用对爆轰波的传播过程影响甚小,对爆轰参数数值大小有一定影响。提高初始射流点火的温度和时间,可以显著地缩短形成稳定爆轰的燃烧转爆轰距离（DDT）;当等离子体射流已经充分点燃可爆混合物,继续增加射流时间对缩短DDT影响较小。当液滴半径小于50 μm时,爆轰波峰值压力随着液滴半径的增加而增加;当液滴半径大于50 μm时,爆轰波峰值压力随着液滴半径的增加而减小。计算结果对脉冲爆轰发动机（PDE）的设计与实验具有一定的指导作用。     

基于预爆轰点火方式的连续旋转爆轰发动机起爆过程分析

为深入了解预爆轰式连续旋转爆轰发动机点火起爆机理,基于连续旋转爆轰发动机试验平台进行了一系列预爆轰管点火试验和连续旋转爆轰发动机点火起爆试验研究,基于OpenFOAM开展了预爆轰管内初始爆轰波进入发动机环形燃烧室传播过程的数值模拟研究。结果表明:试验研究中,初始爆轰波进入环形燃烧室后波峰压力值迅速降低,爆轰波膨胀解耦并衰减为燃烧波; 初始爆轰波进入环形燃烧室后,并未直接形成旋转爆轰波,而是存在“初始爆轰波解耦—DDT—触发旋转爆轰波”过程; 在总质量流量为380 g/s左右时,随着当量比从0.65提高至0.95,DDT时间迅速从20 ms以上下降至2 ms以下; 当总质量流量下降至280 g/s附近时,出现了旋转爆轰波峰值压力大幅波动等旋转爆轰波不稳定传播现象。数值模拟中,初始爆轰波进入环形燃烧室后逐渐衰减,形成首道激波,该激波在燃烧室内壁面反射后形成反射激波,并伴随首道激波传播; 首道激波在传播过程中在燃烧室进口端面发生反射形成反射激波,该反射激波最终在周向约90°位置处衰减至消失。     

基于三维两相CE/SE方法的点火位置对固体燃料PDE的影响研究

针对固体燃料的燃烧、爆轰在火箭发动机和火炸药领域的广泛应用,以铝粉/空气为例,在考虑其化学反应特征的基础上,建立了气固两相管内爆轰三维数学模型,并采用守恒元-求解元方法(CE/SE方法)求解。推导了三维两相含组份变化的雅可比矩阵。在经过编程计算之后,对其结果进行分析。结果表明:无论是采用哪种点火位置,都可以实现稳定爆轰。当采用壁面位置点火时,压力峰值出现的时间总是早于温度峰值出现的时间;当采用中心位置点火时,压力峰值与温度峰值到达的时间一致。计算结果对固体燃料PDE的研究具有一定的指导意义。     

高能推进剂燃烧转爆轰的实验和数值研究

为研究高能固体推进剂的安全性能，进行了燃烧转爆轰的实验。同时，用两相流模型进行数值模拟。结果明显，数值模拟和实验测得的火焰阵面传播曲线有较好的一致性。这种实验和数值的配合研究加深了对其燃烧转爆轰机理的认识。     

高氯酸铵包覆层对硼粉燃烧性能的影响

为揭示高氯酸铵（AP）包覆层对硼燃烧性能的影响规律,采用溶剂蒸发法制备了AP包覆硼（AP/B）复合粒子。借助扫描电镜评估了AP/B复合粒子的包覆效果,利用CO₂激光点火装置研究了AP/B复合粒子点火燃烧特性,通过量热弹测试了DNTF基AP/B复合粒子炸药的爆热值。结果表明：严格控制溶剂蒸发法工艺参数可使AP均匀地析出在硼的表面上,并实现硼的较好包覆;AP包覆层可以改善硼的燃烧完全性,AP/B复合粒子相比于硼粉以及AP燃烧更为剧烈且光照强度瞬间增至最大值;AP/B复合粒子可明显提高炸药能量释放率,DNTF基AP/B复合粒子炸药爆热值（7 696 kJ/kg）较相同配方未包覆炸药爆热值（7 208 kJ/kg）提高6.5%以上。为揭示高氯酸铵（AP）包覆层对硼燃烧性能的影响规律,采用溶剂蒸发法制备了AP包覆硼（AP/B）复合粒子。借助扫描电镜评估了AP/B复合粒子的包覆效果,利用CO₂激光点火装置研究了AP/B复合粒子点火燃烧特性,通过量热弹测试了DNTF基AP/B复合粒子炸药的爆热值。结果表明：严格控制溶剂蒸发法工艺参数可使AP均匀地析出在硼的表面上,并实现硼的较好包覆;AP包覆层可以改善硼的燃烧完全性,AP/B复合粒子相比于硼粉以及AP燃烧更为剧烈且光照强度瞬间增至最大值;AP/B复合粒子可明显提高炸药能量释放率,DNTF基AP/B复合粒子炸药爆热值（7 696 kJ/kg）较相同配方未包覆炸药爆热值（7 208 kJ/kg）提高6.5%以上。     

微型爆炸网络用DNTF/HMX基传爆药研究

为了使爆炸网络装药在实现高爆速、高安全和小临界尺寸传爆的同时满足装药均匀性好、爆速极差小的要求,以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)和奥克托今(HMX)为主体炸药,以含能聚合物聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)为粘结剂,配以其它助剂,设计出一种适用于微小尺寸爆炸网络的DNTF/HMX基传爆药配方,并采用微注射工艺将其装入到微型爆炸网络沟槽中。采用扫描电镜(SEM)表征了主体炸药颗粒粒径和形貌并观察和测试了装药表面;采用X射线衍射仪(XRD)测试了主体炸药和装药后炸药的晶型;采用直线传爆临界尺寸实验测试了传爆性能;采用撞击感度与冲击波感度实验测试了配方的安全性能。结果表明:配方的炸药组分固含量为85%,固化成型后装药表面平整,颗粒分布均匀,炸药晶型未发生变化,沟槽中装药密度可达1.6 g·cm~(-3)(理论密度的92%)以上。在此装药密度下,该配方的直线传爆临界尺寸为0.6 mm×0.6 mm,在0.8 mm×0.8 mm的沟槽中爆速为7558m·s~(-1),爆速极差为29 m·s~(-1);撞击感度特性落高为45.2 cm(5.0 kg落锤),冲击波安全性试验小隔板厚度值为8.74 mm。     

圆锥激波诱导的爆燃和爆轰不稳定性研究

对马赫数为6.5的H2/空气预混气体来流,采用带化学反应的多组分Euler方程,在半锥角为32°的圆锥体诱导下的爆燃和爆轰波结构及其不稳定性进行了数值研究。利用文献[7]实验结果验证了数值模型和计算网格的可靠性。计算结果表明,圆锥激波诱导的燃烧包含爆轰和爆燃两个基本形态,两者在空间上呈现出较规则的不稳定结构,而在时间进程上呈现出两种形态交替出现的周期振荡燃烧不稳定现象。爆轰过程的空间不稳定结构由多个基本的三波点结构叠串而成,而爆燃过程中的反应阵面则呈现出锯齿形状。在一个振荡燃烧周期内,爆燃和爆轰的不稳定性受三波点波系结构、化学反应诱导区内未燃气体的热力学状态以及壁面反射波扰动的影响,表现出爆燃过程中化学反应诱导区长度沿圆锥壁面不断增加和爆轰过程中长度不断缩短的特有现象。研究结果对超燃冲压发动机或驻定爆轰发动机的燃烧室设计有参考意义。     

叠层复合装药殉爆安全性试验及数值模拟

叠层复合装药是由两种或两种以上装药通过叠加的方式复合而成,可以通过装药结构设计调控其安全性和能量输出特性.为研究叠层复合装药的殉爆安全性,选取典型高能炸药与钝感炸药组合的叠层复合装药为研究对象,通过数值模拟和殉爆试验研究装药结构对临界殉爆距离的影响规律.结果表明,相比于单一高能炸药PBX?1,复合装药临界殉爆距离可减小...