一种含FOX-7 的发射药燃烧性能研究

为研究高能化合物FOX-7在发射药中的应用,采用溶剂法制备3种FOX-7含量不同的发射药样品,利用DSC对发射药进行分析,以及密闭爆发器试验,并针对FOX7-3发射药还进行高低常温试验比较。试验结果表明:发射药的热分解与配方中FOX7含量成正比关系,热分解温度随FOX-7含量增加而增高;配方中含FOX-7较高的发射药(FOX7-3),能量较高(火药力为1 030.42 J/g),燃速较快(燃速系数为0.051 6,压力指数为1.066),且燃烧渐增性较好;FOX7-3发射药在高、低、常温下燃烧性能稳定,低温没有出现碎裂的现象。FOX-7在发射药中能够显著提高发射药的火药力,温度系数较稳定,在一定的范围内,通过调整FOX-7的含量能够获得火药力较高和燃烧渐增性较好的发射药。     

含FOX-7发射药的低压燃烧性能及力学性能

通过中止燃烧试验及密闭爆发器试验研究了含FOX-7发射药的低压燃烧性能。结果表明:随着样品中FOX-7含量的增加,其燃速压力指数降低; 发射药燃烧过程中,药体表面形成连续的熔融层,抑制了RDX的爆燃,发射药燃烧一致性变好,有利于发射药低压下的稳定燃烧。抗冲强度试验结果表明,增加配方中FOX-7含量,发射药抗冲强度增大。     

含FOX-12硝胺发射药的燃烧特性

采用DSC-TG、密闭爆发器、中止燃烧试验装置,研究了含N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)的硝胺发射药的热分解和燃烧特性。结果表明:该硝胺发射药中的NC-NG体系和FOX-12一起开始分解,加入FOX-12使硝胺发射药的燃速压力指数降低,其值小于1,随着FOX-12含量的增加,硝胺发射药的压力指数在低压段(10～20 MPa)降低幅度大于中高压段(40～240 MPa)的幅度。     

改性高能太根发射药热分解与燃烧性能研究

利用差示扫描量热法(DSC)、密闭爆发器试验研究了含黑索今(RDX)、聚醚聚氨酯弹性体材料(TPUE)的改性高能太根发射药热分解与燃烧特性,通过三维视频观察了改性高能太根药中止燃烧表面的形貌变化,分析了该类发射药的燃烧机理。结果表明:改性高能太根发射药的热分解过程主要分为由硝化棉、硝化甘油和硝化三乙二醇组成的基体的热分解和RDX的热分解;RDX颗粒的大小对改性太根药的实际燃烧过程产生较大影响。当RDX粒径为8.5μm和45μm时,两种改性太根发射药压力指数相当,其熔融和热分解过程主要发生在凝聚相区。当RDX粒径为90μm时,部分RDX颗粒从太根药基体脱离进入气相区分解燃烧,导致发射药燃面增加,质量燃烧速度加快,燃烧规律性下降;发射药中少量TPUE的加入对发射药燃烧性能影响较小。     

邻苯二甲酸二丁酯含量与发射药燃烧游离碳生成量的关系

采用最小自由能法计算研究了邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对双基发射药燃烧生成游离碳的影响规律.结果表明,双基发射药配方中,DBP的含量对其燃烧生成游离碳有显著影响.该发射药的燃烧具有一个游离碳生成的DBP临界含量值,超过该临界值,游离碳的生成量将随着DBP含量的增加而逐渐增加;提高配方中的硝化甘油含量和降低燃烧平衡压力可使...     

药型尺寸对变燃速发射药燃烧渐增性的影响

采用经典密闭爆发器的方法,研究变燃速发射药的药型尺寸与燃烧渐增性的关系。分析了不同配方、药型尺寸变燃速发射药的燃烧实验p-t曲线、L-B曲线特征,得出了配方、药型尺寸对变燃速发射药的燃烧性能影响规律。研究结果表明:在变燃速发射药内外层配方和层厚度确定时,长径比对燃烧渐增性的影响较为明显,发射药药粒长径比越大,燃烧渐增性越好;对双层结构的变燃速发射药,在一定长径比范围内(1.5/1~2.0/1)适当增加阻燃层中高分子含量有利于改善燃烧渐增性。     

高压水射流切割发射药模型及实验研究

针对硝基胍发射药制备切药过程中存在易堵孔、变形等问题,设计了高压水射流切割系统装置,建立了射流切割硝基胍发射药过程的力学模型,研究了射流切割工艺,分析了切割过程的安全性,并通过密闭爆发器实验研究了射流切割发射药的燃烧性能。结果表明,射流切割的深度与切割速度、发射药的强度成反比,射流切割靶距越大,切缝越宽,试验结果与理论分析一致;磨料水射流适用于切割驱溶与未驱溶发射药,而纯水射流只适用于切割未驱溶发射药;硝基胍发射药在切割过程中的温度升高最高温度为60℃,远低于其初始热分解温度178.1℃;射流切割发射药的定容燃烧性能与手工切割的一致。     

RDX含量对改性双基推进剂热安全特性的影响

为探究改性双基推进剂的热安全特性,采用差示扫描量热法(DSC)对黑索今(RDX)含量分别为0,18%,46%和54.6%的改性双基推进剂的热分解行为进行了研究,得到了升温速率2,5,10℃·min^-1和20℃·min^-1下的热分解温度。通过热反应动力学分析计算了其表观活化能、指前因子、反应速率、吉布斯自由能、活化焓及活化熵,分析了RDX含量对双基组分及表观活化能的影响规律。通过慢速烤燃和5s爆发点试验得到不同RDX含量改性双基推进剂的响应特性。结果表明,配方中RDX含量为18%时,表观活化能最大,慢速烤燃和5s爆发点响应温度和响应剧烈程度最低;随着RDX含量的增加,DSC第一分解峰温后移,表观活化能降低,双基推进剂的慢速烤燃响应温度向高温方向移动,体系热敏感性降低,但响应等级随之提升;当RDX含量在46%及以上时,响应等级为爆炸,不能通过慢速烤燃试验考核;5s爆发点温度随着RDX含量的增加向高温方向移动,且上升趋势较为明显,改性双基推进剂的热安定性有所提升。     

GAP基热塑性弹性体改性单基发射药的热行为及力学性能

为改善单基发射药的力学性能,制备了聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性弹性(GAP-ETPE)不同含量的单孔管状改性单基发射药,通过甲基紫试验和真空安定性试验、差示扫描量热法(DSC)研究了发射药热安定性和热分解过程,并测试了其冲击和压缩性能,分析了GAP-ETPE含量的变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明:随着GAP-ETPE含量的增加,改性单基药的热安定性逐渐提高,热分解放热峰温、放热量和密度逐渐降低;低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(50℃)下改性单基发射药试样的冲击强度和压缩率提高、抗压强度降低。与空白试样相比,GAP-ETPE含量为30%时,低温、常温和高温下试样的冲击强度分别提高了161.4%、160.1%和164.0%,压缩强度分别降低了23.6%、28.8%和33.1%,压缩率分别提高了246.4%、233.9%和266.0%。     

等离子体点火中止后回收发射药的X射线荧光光谱分析

利用中止燃烧装置,对单基药、双基药、太根药及硝胺药等不同种类发射药进行常规方式和等离子体点火的比较研究。燃烧中止后,回收得到残存发射药。对这些回收发射药表面进行X射线荧光光谱(XRF)分析,以检测发射药表面由于等离子体带来的金属含量。15/19单基药和硝胺药表面的Cu沉积很少;沉积在太根药样品表面的Cu元素,经估算后其含量约为Pb元素的20%左右;而等离子体点火双芳-3的XRF谱图中,Cu元素所处的峰的强度明显增强,经估算后其含量约为Pb元素的50%左右。Cu元素在不同配方发射药表面沉积的相对含量与金属蒸汽罩模型的观点存在不一致。试验结果表明:与常规点火方式相比,等离子体点火燃烧中止后回收得到的发射药表面有金属Cu离子或原子沉积。Cu在发射药表面沉积的相对含量与等离子体发射药能量转移方式、发射药的配方及燃烧状况相关。     

低燃速低燃温双基推进剂燃速与燃烧波特征量的相关性研究

为研究燃速与燃烧波特征量之间的相关性,采用在推进剂内埋设微型热电偶技术,测得了低燃速低燃温双基推进剂的燃烧波结构,并通过数据处理获得了燃烧波的特征量值,包括表面温度、火焰温度、暗区厚度、凝聚相温度梯度和气相嘶嘶区温度梯度。不含催化剂的基础配方燃速随表面温度增大而增大;加入催化剂的配方产生麦撒燃烧,表面温度比基础配方的表面温度有所增加,燃速与表面温度不再是单一的线性关系。火焰温度随压强增大而提高,其与燃速没有明显相关性。结果表明:低燃速低燃温双基推进剂的燃速与燃烧波特征量之间不仅存在线性关系,还存在非线性关系。分析认为是催化剂改变了低燃速低燃温推进剂的燃烧波结构所致。     

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。     

ETPE发射药与RGD7硝胺发射药燃烧性能及热行为的对比研究

用密闭爆发器实验、差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了3,3-二叠氮甲基氧丁环/3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(BAMO/AMMO)基含能热塑性弹性体(ETPE)发射药和RGD7硝胺发射药的燃烧性能及热行为。结果表明:与RGD7硝胺发射药相比,ETPE发射药燃烧时间较长,燃速较低,燃速压力指数n大于1,而RGD7硝胺发射药燃速压力指数小于1。对于RGD7硝胺发射药,RDX的熔融吸热峰(204.8℃)不明显,且分解放热峰(240℃)滞后于硝化棉/硝化甘油(NC/NG)(194℃),而ETPE发射药中poly(BAMO/AMMO)分解温度(263℃)高于RDX(240℃)。ETPE发射药和RGD7硝胺发射药的不同燃烧性能归因于发射药中主组分的不同热行为。     

一种含能硝基化合物对低燃速低燃温双基推进剂性能影响

为进一步降低低燃速低燃温双基推进剂的燃速、燃温,对一种含能硝基化合物的降温、降速效果进行了实验研究,设计了系列含无机铅盐、有机铜盐及过渡元素金属催化剂的双基配方。通过燃速测试及高压差示扫描量热法(PDSC)研究上述推进剂的燃烧性能和热分解特性。含该硝基化合物的推进剂DSC曲线呈三峰放热,放热峰峰温分别在200℃、280℃、350℃左右,第三峰不明显。结果表明:该含能硝基化合物能有效降低推进剂的燃速、燃温,但使推进剂的压强指数增大,而加入催化剂能改善推进剂的燃烧性能,使压强指数降低,分解放热量也降低。     

发射药药型结构对燃速测试结果的影响

为了研究药型结构对发射药燃速测试结果的影响,以高能硝胺发射药为研究对象,采用密闭爆发器燃烧实验和数据处理的分析方法,研究了4种药型及其不同内孔长径比发射药的燃速特性及其变化规律;采用中止燃烧实验研究了发射药内孔长径比对侵蚀燃烧的影响,并与太根发射药对比研究了燃速特性对侵蚀燃烧的影响关系。结果表明,多孔药的燃速压力指数明显小于单孔药,在内孔长径比相同的条件下,随着发射药内孔数量的增加,正比式燃速系数减小,燃速压力指数减小;在药型相同的条件下,随着内孔长径比增大,发射药侵蚀燃烧现象加剧,正比式燃速系数增大,燃速压力指数减小;燃速较高的发射药,侵蚀燃烧现象对燃速参数测试结果的影响更大。     

增能钝感火药的热分解特性

用日本ＳｈｉｍａｄｚｕＤＳＣ－５０型示差扫描量热仪研究了增能钝感火药的热分解特性．分析了高氮量单基火药吸收硝化甘油及其钝感以后热分解性能的改变，讨论它们在加速老化过程中热分解特性的变化规律．并对高氮量单基火药、增能火药、增能钝感火药及其老化过程中的热分解动力学参数进行了估算，这为增能钝感火药燃烧性能的研究及装药结构的确定奠定了基础．     

粘结压实药柱变容燃烧中止实验研究

为研究压实装药在变容情况下的动态燃烧稳定性、安全性能及不同表面处理方法对动态燃烧渐增性能的影响,将太根小粒药表面进行解体预处理后,采用乙醇/丙酮高温热蒸汽软化法将其压实成堆积密度为1.35 g·cm^-3的药柱,再进行表面处理,得到待测的压实药柱样品。利用设计自制的变容燃烧模拟器进行动态燃烧中止试验,并记录燃烧过程的压力-时间曲线。与用纯的硝化棉胶包覆的压实药相比,添加点火敏化剂包覆样品易于点火,而添加钝感剂的包覆样品点火滞后,动态活性降低,燃烧渐增性较好。所制得的粘结压实药解体完全、燃烧稳定,药粒无破碎,发射过程是安全的。结果表明:合适的表面处理方法能有效抑制粘结压实药柱的起始燃气生成速率,实现较好的渐增性燃烧。     

FOX-7对NC/TMETN基低敏感无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

采用燃速-靶线法研究了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的含量、粒度及不同铅盐/铜盐/炭黑三元复合燃烧催化剂对硝化棉/三羟甲基乙烷三硝酸酯(NC/TMETN)低敏感无烟螺压改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,随着NC/TMETN基推进剂配方中FOX-7含量的增加,燃速先上升后下降,当FOX-7含量为25%时,可将基础配方10 MPa下的燃速由5.87 mm·s^-1提高至14.90 mm·s^-1,当FOX-7含量由25%增至30%时,10 MPa下的燃速由14.90 mm·s^-1降至12.78 mm·s^-1,FOX-7含量由5%增加至30%时,6~16 MPa下的压力指数由0.97降至0.60;用等量细颗粒的FOX-7取代粗颗粒时,可使推进剂10 MPa下的燃速降低1.16 mm·s^-1,使推进剂6~14 MPa各压力区间的压力指数增大;B-Pb/B-Cu/CB催化剂可以将NC/TMETN/FOX-7基改性双基推进剂10 MPa下燃速由未加催化剂时的14.90 mm·s^-1提高至18.65 mm·s^-1,6~16 MPa下的压力指数由未加催化剂时的0.63降至0.35。