北约不敏感弹药标准试验方法

为了提高弹药安全性,推进我国不敏感弹药技术的发展和试验评估体系的制定,综述了北约不敏感弹药标准试验方法和评估体系,介绍了不敏感弹药试验程序的设计方法和应用现状。为探索和开创我国不敏感弹药的发展提出了几点意见：发展不敏感弹药技术应从国家政策方面逐层推进,形成各方面共识;处理好不敏感、威力与成本的关系,在不降低性能的前提下尽可能降低成本;不敏感弹药标准试验方法和评估体系的制定应充分借鉴国外不敏感弹药的标准试验方法和评估体系。     

PMX-1炸药易损性试验研究

参照美国的MIL-STD-2015C"非核弹药的危险性评估试验",研究了12.7mm子弹射击、快速烤燃、慢速烤燃试验条件下,一种以RDX为基的热塑性PBX炸药(PMX-1)的易损性响应特性。试验结果表明,在上述三项试验中,PMX-1炸药均发生燃烧反应,通过了易损性试验,是一种高安全性的不敏感炸药。     

不敏感炸药发展现状及方向概述

不敏感炸药装药结构技术和安全性研究可用于不敏感弹药,降低武器弹药在实用中受到意外刺激而发生爆炸的风险,减少弹药因意外撞击、烤燃而发生爆炸事故。介绍了国外不敏感炸药的制备方法,分析了使炸药不敏感的方法机理。     

引信慢速烤燃特性的等效试验方法

针对不敏感引信传爆序列热安全性设计的迫切需求,提出了引信慢速烤燃特性的等效试验方法。该方法通过建立导爆药、传爆药与壳体为耦合的热传导界面,且在耦合界面上温度和热流连续的引信慢速烤燃仿真模型,对不同升温速率条件与标准试验方法的慢速烤燃特性进行对比仿真,得到等效试验方法,缩短慢速烤燃试验的耗时,提高研究效率。仿真和试验结果表明,1℃/min和3.3℃/h不同升温速率下,引信反应程度基本相同,反应温度相差不超过3%。因此,可以采用1℃/min的升温速率代替3.3℃/h的升温速率进行等效试验,以缩短引信慢速烤燃特性试验的时间,提高研究效率。     

固体火箭发动机易损性试验研究

为了研究某固体火箭发动机的易损性,提出了适用于发动机的3项易损性试验方案和响应类型判定方法。根据试验方案搭建了试验系统,开展了固体火箭发动机快速烤燃、慢速烤燃、子弹撞击3项易损性试验。通过对试验现象的分析,依据响应类型判定方法得出发动机对于各项试验的响应类型,得到发动机易损性结论。结果表明:易损性试验方案合理可行,对固体火箭发动机以及不敏感弹药的易损性评估具有一定的参考和借鉴意义。     

HTPB/AP推进剂的慢速烤燃特征

介绍了弹药慢速烤燃试验方法和评判标准,初步分析了影响弹药慢速烤燃响应的因素。对国外在HTPB/AP推进剂慢速烤燃特性方面的研究进行了述评,研究表明,高氯酸铵热分解形成的多孔性形貌是导致AP基推进剂慢速烤燃响应剧烈的重要因素。在此基础上提出了改善HTPB/AP推进剂慢速烤燃响应的技术途径。     

热威胁下不敏感引信反应等级的界定方法

针对国内不敏感弹药引信评价体系空白,不能指导引信对热威胁的反应程度进行评定的问题,提出了热威胁下不敏感引信反应等级的界定方法。该方法选取引信金属外壳和传爆药作为引信行为对象,依据其烤燃试验后的自身行为定性评定引信在热威胁下的反应程度。应用实例表明,该方法界定清晰、应用方便,可指导引信对热威胁模拟试验结果的评定,有效界定热威胁下引信的反应等级。     

慢速烤燃环境下引信热响应特性测试与仿真

为揭示不敏感弹药用引信在烤燃试验下的热响应特性,掌握其内部热传递途径及规律,提出烤燃环境下隔爆式引信热响应分析方法。针对引信在受热刺激下的钝感化要求,以典型舰载76 mm口径弹头无线电引信为例进行烤燃试验测试与热有限元仿真,开展升温速率为1.17 ℃/min、终极温度为270 ℃慢速烤燃环境下的引信热响应特性研究。结果表明：基于热阻抗等效原则的“模块替换法”,即以具有相近导热系数的热电偶测温系统替代电池组件,实现了增加嵌入式测温系统不会过多影响引信原有的热量传递通道;设计了可嵌入引信内部的慢速烤燃测温微系统及Teflon材质防热保护壳体,通过试验证实了测温微系统在慢速烤燃环境下具有可靠性高、可同步测试等优势;对比引信内部各组件的温度差异证实了烤燃刺激下引信的热传递途径为压螺-安全和解除保险机构-导爆药-传爆药,明确了增加压螺以及安全和解除保险机构的热阻抗可降低导爆药和传爆药的意外发火概率。     

装药密度对钝化黑索今快速烤燃特性的影响

为了提高传爆药在武器弹药系统中的使用安全性,选用钝化RDX为原料,对不同装药密度的烤燃弹进行快速烤燃实验。利用热电偶测量弹药壳体的反应温度,并用自行编制的软件应用到试验时间和温度的同步采集中,分析不同装药密度下钝化RDX的快速烤燃特性。结果表明,对于同一种传爆药,药量相同条件下,随着装药密度的增加,传爆药发生反应的时间增长,反应温度升高,而传爆药发生快速烤燃反应的剧烈程度却降低。因此提高传爆药的装药密度可以有效提高弹药的使用安全性。     

不同升温速率对风帽温度分布的影响

针对弹药在制造、存贮、运输及实战环境中可能会遭受意外热刺激的问题,对不同升温速率烤燃环境下风帽结构的传热规律进行研究。建立了引信风帽的烤燃模型,根据烤燃试验对不敏感弹药的升温速率要求,选取3.3K/h,0.02K/s,0.05K/s,1K/s,1.5K/s等5种不同升温速率,对引信风帽的烤燃过程进行数值分析。利用数值仿真软件Fluent对引信风帽结构的传热过程进行数值模拟,从而获得了引信风帽结构关键部位的温度分布情况。计算结果及分析表明,在烤燃过程中,火焰升温速率对风帽内部温度分布有很大的影响,随着升温速率的增加,风帽内部温度分布的梯度变大,电子元器件发生失效的时间提前。     

弹药发射安全性试验方法进展

为解决因发射环境恶劣而导致膛炸、早炸和解体等发射安全性问题,提出一种弹药发射安全性试验方法。基于武器系统发射动力学规律和多体系统动力学的研究成果,从武器系统的角度阐述了火炮膛炸、早炸、解体的机理,提出了弹药发射安全性评估理论和试验方法。试验结果证明:该方法解决了多项武器系统发射安全性问题,为建立弹药发射安全性试验标准提供关键技术和手段,为提高弹药发射安全性试验水平提供了新途径。     

DAAF基不敏感PBX的热安全性

为了研究3,3'-二氨基-4,4'-氧化偶氮呋咱(DAAF)基不敏感高聚物黏结炸药(PBX)的性能,采用水悬浮包覆技术分别制备出三种DAAF基PBX:DAAF/F_(2311)(95/5)、DAAF/Viton A(95/5)、DAAF/EVA(95/5)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和机械感度测试仪对样品的形貌结构、热分解特性以及撞击感度、摩擦感度进行测试分析,考察了样品的快速烤燃和慢速烤燃特性。结果表明:DAAF/F_(2311)为表面光滑的类球状、直径约450μm、包覆效果好,而DAAF/EVA和DAAF/Viton A表面粗糙、包覆效果较差;DAAF/F_(2311)比DAAF的放热峰温滞后了0.9℃(升温速率为10℃·min~(-1)时),DAAF/F_(2311)的活化能比原料DAAF提高了12.14 kJ·mol~(-1),热爆炸临界温度提高了8.29℃;按照GJB772A-1997方法测试三者的撞击感度H_(50)均大于100 cm,摩擦感度均为0;快烤和慢烤试验的响应等级均为燃烧,满足不敏感弹药烤燃安全性要求。     

烤燃弹热点火的LS-DYNA数值模拟研究

为了提高弹箭武器的可靠性,必须对其在一定热条件下的安全性进行评估。文中针对研究含能材料热安定性的烤燃试验,建立了烤燃弹的数值计算模型,利用LS-DYNA3D有限元程序中的热力耦合分析功能对烤燃弹在不同升温速率下的内部传热及炸药和壳体热膨胀的准静态过程进行了数值模拟,得到了炸药的点火时间、点火温度、点火位置以及炸药点火前壳体及炸药热膨胀的幅度、烤燃弹中的压力分布、等效应力及等效应变云图。结果表明,随着升温速率的提高,炸药的点火时间是逐渐缩短的,点火时壳体的温度是逐渐上升的;炸药的点火位置同时也是点火前装置中压力的最高点,装置中等效应力和等效应变的最大值出现在炸药中,与壳体相邻的圆柱环形区域。     

安全弹药的发展思路与技术途径

武器弹药的安全问题十分重要,关乎装备的生存力和战斗力。弹药面对的复杂恶劣环境,对弹药安全性提出更高要求,发展安全弹药是必由之路。弹药安全性主要取决于固有安全性和安全性增强技术。不敏感炸药是提高弹药固有安全性的关键途径,装药和结构增强与防护是提高弹药安全性的重要手段。为满足弹药高毁伤威力和安全性要求,需要从炸药的分子、晶体、混合体系等多尺度结构上平衡协调炸药高能量与不敏感之间的突出矛盾;装药结构、弹体弱链结构和防护增强等安全性增强技术可有效控制弹药装药意外点火和反应烈度及其演化,进一步提高弹药在异常环境及事故条件下的安全性。为此,提出了安全弹药系统设计思路与技术方法：加强不敏感炸药多尺度材料设计与性能调控基础,补齐装药结构与防护增强及装药异外点火反应控制短板,探索发展材料—结构—功能一体化设计。     

不敏感弹药对引信技术的要求内涵

为促进不敏感弹药引信相关技术发展,在综述不敏感弹药技术国内外发展情况,国外不敏感弹药评估的相关试验与要求的基础上,分析了不敏感弹药对引信要求的内涵,主要包括使用不敏感传爆药剂、采用泄压结构、研究新型起爆技术、抗殉爆包装等要求。初步的可行性分析表明:通过研究可以使引信满足不敏感弹药的要求。     

含能快递

为了完善XF?系列配方,近来法国Nexter Munitions公司报道了基于TNT的钝感熔铸炸药XF?11585配方的评估。 XF?11585配方是基于NTO／RDX／TNT／Al的低成本、低易损性熔铸炸药配方,爆轰性能与B炸药相当,经过各种机械感度、静电感度、热性能试验、力学性能、隔板试验、起爆试验以及装药武器的烤燃试验、机械感度、聚能射流试验、破片撞击试验、殉爆试验等IM测试评估,XF?11585基本上能满足基于 STANAG 4439标准的 IM 要求,可用于60～155 mm口径弹药武器的装药。     

加速老化对炸药件安全性的影响研究

为了解老化对PBX-6炸药件安全性的影响,分别开展了温度75℃、100 d和65℃、180 d的加速老化试验.对加速老化前后的炸药件,进行了热爆炸试验、火烧试验和跌落试验,对比分析了试验数据,结果表明,老化炸药柱的热爆炸延滞期缩短,热安全性降低;老化炸药件的烤燃时间缩短,烤燃温度降低,爆燃后对炸药外壳的破坏程度更大,热...     

强约束下典型熔铸和浇注炸药的烤燃特性对比

利用自行设计的烤燃试验装置,以熔铸RHT-1和浇注GHL-1 2种典型炸药为研究对象,试验研究了厚壳体强约束下2种炸药慢速烤燃和火烧时的反应特性,并将试验结果与薄壳体和相关战斗部的烤燃结果进行了对比。研究表明:在所研究的厚壳体强约束情况下,浇注炸药火烧时的安全性显著优于熔铸炸药,而其慢速烤燃时的安全性略高于熔铸炸药;熔铸装药战斗部可以通过换装浇注炸药提高其安全性。     

某型高能固体火箭发动机烤燃性能研究

为研究某型高能固体发动机的热安全性,建立了发动机在火烧环境下的有限元计算模型,数值模拟了发动机及装药在不同烤燃工况下的温度分布和爆炸延迟期。研究表明,大型发动机烤燃特性与小型发动机呈现相同规律,热扩散速率在快速烤燃工况下较大,温度梯度在慢速烤燃工况下较大,烤燃速率对推进剂起始反应位置有一定影响。发动机尺寸和快烤环境温度对其热安全性影响较大,发动机尺寸减小和温度升高均导致推进剂点火延迟时间明显降低。     

引信内部装药对烤燃试验响应的影响

针对引信内部装药对引信不敏感性影响不清晰的问题,通过有限元分析不同装药下引信在烤燃条件下的响应过程和规律。采用ABAQUS软件仿真,应用炸药多步热分解反应数学模型模拟炸药热分解过程,研究了快速烤燃与慢速烤燃两种情况下,装药中钝感剂的比例以及装药种类对引信不敏感性的影响。研究结果表明,钝感剂的比例从2.5%上升到15%,点火温度、壳体温度和点火时间的变化都在0.4%以内,几乎没有影响。当使用TATB作为传爆药时,相较于原引信的钝化黑索今,慢速烤燃试验条件下点火温度和壳体温度提升了80 K左右,点火时间延长了55.4%,快速烤燃试验条件下,点火温度和壳体温度提升了超过100 K,点火时间延长了50.3%,显著提高了引信的热安全性。同时当升温速率由3.3 K/h提升至0.05 K/s时,点火位置由导爆药处变为传爆药柱顶部。慢速烤燃和快速烤燃试验条件下,均无需考虑钝感剂/粘合剂的占比影响。换用更为钝感的炸药时,为了适应点火位置的变化,也可能要对引信结构进行改进。