B/KNO_(3)点火药装药的烤燃特性研究

为研究B/KNO_(3)点火药的热安全性,建立多点测温烤燃实验装置,对不同升温速率、不同装药密度条件下的B/KNO_(3)点火药装药进行多点测温烤燃实验,以获得点火药装药发生点火的准确时间与烤燃过程中不同监测点的温度历程。建立B/KNO_(3)点火药装药烤燃实验的数值计算模型并进行了数值模拟,计算中考虑了点火药的自热分解反应与相变吸热。通过与实验结果的对比,标定B/KNO_(3)点火药装药的热物性参数和反应动力学参数。研究结果表明:B/KNO_(3)点火药的指前因子为7.763×10^(13)s^(-1),活化能为2.0787×10^(5)J/mol;在点火药装药的烤燃过程中,随着升温速率的减小,点火延期时间逐渐增加,点火区域逐渐向中心移动,点火环境温度逐渐降低;在装药密度变化不太大的情况下,点火药的点火特征差别不大。

不同粒径黑火药点火过程中与纤维素壳体材料的热相互作用

为了研究点火装置中纤维素外壳对不同粒径黑火药固相反应放热特性、反应气相产物、点火燃烧特性等方面的影响,制备系列黑火药/纤维素复合物样品,并采用扫描电子显微镜表征其微观结构和形貌。通过同步热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪联用,研究纤维素对黑火药热反应性能的影响。用氧弹量热仪测量各样品的爆热,利用综合燃烧诊断系统(高速相机和高速红外热像仪)获得黑火药及其纤维素复合物燃速与火焰温度分布。研究结果表明:纤维素会降低黑火药放热量,当纤维素含量为33.33%时,两种黑火药的总放热量分别降低了66.4%和58.5%;纤维素并未改变黑火药热解路径;黑火药的主要气相产物分别为H_(2)O、CO_(2)和NO_(2),与纤维素复合后除浓度变化外,气相产物种类保持不变;纤维素仅影响黑火药能量释放过程,但对不同粒径黑火药的能量释放影响的差别较小,与纤维素复合后能量释放变化仅相差3.1%。实验研究发现,小粒径黑火药及其纤维素复合物燃烧更剧烈,火焰面积更大、燃温更高;纤维素对黑火药的燃烧起消极作用,主要是降低黑火药的燃速和火焰辐射强度,火焰温度分别降低273.7℃和299.4℃;黑火药及其纤维素复合物的凝聚相产物形貌表明纤维素一定程度上促进了黑火药凝相产物团聚,即纤维素会降低其燃烧效率。

双氰胺对锆点火药燃速影响的实验研究

对双氰胺在 Zr/ Fe2 O3 烟火点火药中的燃烧速度调节作用进行了实验研究和理论分析 ,发现燃速随药剂中双氰胺的表面积浓度增加而降低 ,而与药剂中双氰胺粒子数浓度不具有普遍的一一对应关系 ,给出了调节作用较好的双氰胺粒度范围。

多孔火药燃烧分裂后药粒的形状函数计算研究

在内弹道计算中,多孔火药在燃烧分裂前的形状函数已有严格的推导,但对分裂以后的形状函数没有一个理想的公式,因而计算结果与实际的符合程度不理想,本文根据多孔火药分裂后的几何形状和几何燃烧定律推导出各种多孔火药的形状函数,并提出了多孔火药分裂后的内弹道新解法。

增能钝感火药的物理与力学性能

目的研究高氮量单基火药吸收硝化甘油增能及钝感以后的物理、力学性能．方法通过压缩实验、落锤冲击实验、爆热实验等方法进行研究．结果高氮量单基火药增能后，其力学强度略有下降，但仍然远高于双基或三基火药；钝感层与基体火药的界面粘结强度明显提高．当吸收硝化甘油１４．１％时，表征能量的爆热提高约５．４％，在６５℃加速老化９０ｄ后，仍无脱粘现象发生．结论所研究的增能钝感火药能有效地增加能量，改善基体火药与钝感层的粘结强度，具有重要的工程应用价值．

新型配合物点火药设计与表征

为探索新型点火药,以满足武器装备更高的需求,以3,5-二硝基苯甲酸根(DNBA)为阴离子,1-烯丙基咪唑(AIM)为配体,过渡金属Mn、Co、Cu为中心离子,合成了3种新型含能配合物燃料,对其晶体结构、热分解特性、燃烧热和机械感度进行了测试;基于此,设计并制备了3种点火药,对其燃烧热、线燃烧速率、输出压力、点火能力和感度进行了测试。结果表明:3种新型含能配合物燃料的热分解温度处于272.93~427.85℃范围,燃烧热处于16.69~18.91 kJ·g^(-1)范围,对机械刺激不敏感;3种点火药的燃烧热处于3.88~4.71 kJ·g^(-1)范围,线燃烧速率处于153.28~187.33 mm·s^(-1)范围,输出压力处于4.36~4.62 MPa范围,撞击感度处于28~32 J,摩擦感度处于216~252 N。

花岗岩板双基火药切槽爆破破坏过程研究

针对目前炸药切槽爆破存在非切槽方向上岩石破坏的问题,研究了双基火药切槽爆破特性。基于火药燃气释放规律,计算了双基火药被激发后密闭炮孔内的压力变化情况。结合高速摄影和数字图像相关(digital image correlation,DIC)方法,开展了炮孔的火药装填密度分别为0.84和0.96 g/cm^(3)的2组实验,探究了火药作用下花岗岩板的动态破坏过程。结果表明:火药点火后,2组实验中花岗岩板均在100μs时沿切槽方向起裂,200μs时裂纹贯穿石板;当装填密度为0.96 g/cm^(3)时,试件在断裂后上下石板分离速度较大,在封堵橡胶的摩擦力和试件惯性的共同作用下,2500μs时上下石板被横向拉裂,裂纹沿垂直方向。炮孔预制切槽为火药燃气的气楔作用提供了空间,很好地引导裂纹的扩展,孔壁周围没有形成压碎区。双基火药燃烧产生的准静态压力是裂纹起裂、扩展的主要动力。研究结果为双基火药在岩体定向爆破上的应用提供了参考。

点火药的研究进展与展望

作为武器系统的重要组成部分,点火系统的性能直接影响到武器的发射效率和作战效果,因而点火药的性能尤为重要。以硼/硝酸钾为代表的非金属类点火药的研究已经较为深入,但该点火药面临着点火温度过高、硼粉老化及吸湿等问题。以金属粉作为可燃剂的金属类点火药具有高能量密度、良好的机械性能和独特的能量释放特性,但燃烧速率较慢。因此,研究人员进行了大量实验研究,制备出具有层状或核壳结构的反应材料,可以大大增加氧化剂和金属燃料之间的接触面积,并缩短传质距离,从而提高反应效率。近年来,含能配合物类点火药的研究成为本领域的研究热点,研究表明以含能配合物作为燃料,设计点火药配方,能够显著实现点火药的性能调控性能。

镁/聚四氟乙烯点火药研究进展

镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)是一种高能点火药,因其能量密度大、燃烧温度高、点火能力强,在含能材料领域具有广阔的应用前景。综述了Mg/PTFE的研究进展,基于Mg/PTFE在点火、燃烧及红外辐射领域的应用,介绍了原料配比、粒径、装药密度、制备工艺、气氛环境等因素对药剂性能的影响,并讨论了药剂的燃烧机理。以药剂的性能提升为导向,详述了在基础配方Mg/PTFE中使用铝镁合金、添加无机非金属等材料对其性能的影响,并指出Mg/PTFE后续研究应该以新型配方探索、制备工艺优化以及燃烧机理的深入研究为主,以期为该药剂进一步发展提供参考。

双火药点火器Y形三通结构输出性能仿真分析

目的研究燃气发生器双火药点火器Y形三通结构在不同工况下的输出性能。方法基于经典内弹道理论,建立某双火药点火器Y形三通结构内弹道的仿真模型,利用MATLAB软件的Simulink模块,对内弹道仿真模型进行求解,对6种典型工况(低温单点火器正常工作、低温双点火器正常工作、低温双点火器之间相差30 ms点火、低温双点火器中有1个点火器失效、高温单点火器正常工作和高温双点火器正常工作)下输出端口处燃气压力随时间的变化规律进行对比分析,对这6种工况下的稳定燃烧冲量和压力峰值进行定量对比分析。结果在低温条件下,双火药点火器正常工作时,其稳定燃烧冲量为单点火器的1.7倍,有利于燃气发生器中的液氢液氧混合剂的可靠点燃。双火药点火器在相差30 ms点火时,输出性能与双点火器正常工作时差别不大,即同步性影响较小。双点火器的1个点火器失效时,其Y形三通结构稳定燃烧冲量与单点火器相当。在高温条件下,双点火器正常工作时Y形三通结构内的压力峰值为11.99 MPa,未超出Y形三通管的强度范围,有较大的裕度,保证了该双点火器Y形三通的结构可靠性。结论该仿真分析结果可以为燃气发生器双火药点火器Y形三通结构的设计提供参考。

PVA-KH560水溶性粘合剂对烟火药薄膜燃烧及辐射性能的影响

为避免烟火药薄膜制备中采用大量有机溶剂带来的安全问题,采用聚乙烯醇(PVA)和硅烷偶联剂(KH560)以1∶1混合制备PVA-KH560水基粘合剂,选择3组不同水溶性材料的烟火药配方,分别用水基粘合剂和氟橡胶粘合剂制备成烟火药薄膜。利用T1050SC红外热像仪和SR5000N红外光谱辐射计研究2种粘合剂烟火药薄膜的燃烧和辐射性能,并进行对比。结果表明:使用水基粘合剂制备的烟火药薄膜强度和平整性较好,与氟橡胶烟火药薄膜相比,燃烧时间长,燃烧温度略高,并且中红外波段的质量辐射能量提高。本研究表明PVA-KH560是可替代氟橡胶的潜在烟火药水基粘合剂。

对不同嗅源气味提取材料吸附黑火药性能的研究

在目前的科技条件下,犬嗅觉的特殊功能仍无仪器设备可完全替代。在训练警犬嗅闻爆炸物的过程中,不同种类气味提取物的性质、形状、吸附气味量、存储后释放速度不同等这些因素都将对警犬嗅闻气味产生影响。本研究用4种气味提取物:脱脂纱布、吸附棉、硅胶管、尼龙12弹性体管,利用气相色谱质谱联用技术,对4种黑火药提取材料的气味吸附、留存等相关性能进行了试验比较,同时利用搜爆犬进行试验验证,探求4种材料的黑火药气味吸附、留存能力。

基于元素主成分分析与氧同位素比值区分不同地域来源的烟火药

收集了来自11个省份实际案件中缴获的32个烟火药样品,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定样品中的40种元素含量,并对具有显著性差异的元素进行主成分分析(PCA),同时使用元素分析-同位素比质谱联用仪测定氧同位素比值(δ^(18)O值),以实现不同地域来源样品的区分。结果表明:不同地域来源样品的元素含量存在一定的特征差异,根据PCA结果可以实现大部分不同样品的区分;δ^(18)O值的分析结果表明,不同地域来源的样品具有一定的氧同位素特征差异,部分不同地域来源样品的δ^(18)O值发生重叠;在不同来源样品的区分中,元素含量与氧同位素比值可以相互佐证,结合二者的分析结果可以实现不同来源样品的全部区分。

壳体材料与厚度对点火药盒输出性能的影响研究

为了探究壳体材料及厚度对点火药盒输出性能的影响,采用模拟发动机对不同厚度赛璐珞和硝基软片壳体的点火药盒的点火压强峰值、延迟时间和最大压强进行了试验,并与理论计算结果进行了对比分析。结果表明:基于0.30mm赛璐珞壳体的点火药盒的发火过程较缓慢且存在能量积聚过程;将赛璐珞壳体厚度减薄至0.15mm或采用0.30mm硝基软片壳体,均可大幅度缩短点火药盒的延迟时间并提高延迟时间的一致性,但会引起点火压强峰值升高,因此,为避免损坏装药,应适当减少装药量;在研究火工装置的能量输出规律时,依据反应物的理论燃温推导得出的温度值与实际温度可能存在较大差异。

不同类型复合射孔器火药燃烧特征研究

火药燃烧对地层的作用参数可用于优化复合射孔施工设计,提高复合射孔效果。根据火药燃烧特性及影响参数,针对常用的内置式、下挂式、外套式3种类型复合射孔器的火药燃烧特征进行了研究,得出了火药燃烧对地层作用效果有重大影响的参数计算公式。应用于复合射孔定量设计,结合压力监测,对复合射孔进行优化,效果明显。

KNO_3/C_6H_5NO_3/NC点火药研究

运用最小自由能原理,设计了KNO3/C6H5NO3/NC体系烟火药配方。从热分解过程、感度、燃烧性能对比等方面探讨了新型药剂代替黑火药使用的可行性。与黑火药相比,对硝基苯酚点火药的机械、静电感度降低,增加了制造和使用过程的安全性,燃烧热增加57%,作功能力提高40%,改善了其燃烧热力学性能,在中心传火管中作为主装药使用时,膛内负压差降至-20MPa,提高了内弹道性能的一致性和发射安全性。

烟火药爆炸残留物的检验方法

国内外的爆炸案件时有发生,严重威胁着人民的生命和财产安全,通过对大量的爆炸案件进行归类发现,烟火药是现在爆炸案件中常见的爆炸能源。由于烟火药种类繁多,成分配方更是多种多样,且该反应过程易受外界条件的影响,反应产物也较为复杂,因此给公安机关在进行烟火药类爆炸案件的现场勘验如烟火药的种类、成分、来源的分析工作带来了较大的挑战。本文在对常见烟火药爆炸产物总结归纳的前提下,通过对国内外的关于烟火药爆炸残留物检验方法的相关文献进行综述,总结归类出烟火药爆炸残留物常用的检验方法及其优缺点,希望公安机关对烟火药类爆炸案件中烟火药的种类、成分、来源等相关分析工作提供一定的帮助。

用人工神经网络预测黑火药燃烧性能

利用人工神经网络算法建立了黑火药燃烧热力学参数的定量BP网络模型,通过10组配方的元素组成及其输出参数测试值对模型进行了训练,用另外9组配方的测试结果与相应的预测结果进行了对比研究.结果表明,该方法能较好地对黑火药的燃烧参数进行预测,预测值和试验值误差小于7%,精度较高,可作为功能黑火药配方设计、输出特性参数预测的工具.

无木炭型黑火药研究

以酚酞和氢氧化钾的反应物替代木炭,通过调整硝酸钾、硫磺、酚酞及氢氧化钾的混合比例对无木炭黑火药配方进行优化设计,对比研究了普通黑火药与无木炭黑火药在机械感度、静电火花感度、热分解过程及输出特性等方面的差异。研究认为:无木炭黑火药的机械感度、静电火花感度、爆发点比普通黑火药低,而且安全性好,做功能力强,输出稳定性高。

一种新型点火药的性能研究

为克服黑火药存在的不足,研制出一种新型高能点火药,通过黑火药、新型点火药在吸湿性、燃烧性能、安全性能及输出特性等方面的对比试验,从理论上分析了该点火药的性能特点。结果表明:和黑火药相比,新型点火药爆热高、吸湿性小、燃烧后残渣量少,组分相容性良好;并且,点火的瞬时性和点火强度优于黑火药。