基于多任务学习的改性双基推进剂的综合性能预测

为满足改性双基推进剂多性能的综合预测需求,本研究提出基于多任务学习的机器学习策略,综合考虑推进剂组分、含量、压强和的粒度对目标性能的影响,首次构建了包含燃速、比冲、特征速度、摩擦感度和撞击感度在内的RDX-CMDB推进剂综合性能预测模型。通过网格寻参模式优化模型,结合十折交叉验证法比较了十种机器学习算法的建模效果。其中,极限梯度提升回归模型预测性能最优,平均R^(2)可达0.9997;在对6个外部样本的测试中,该模型对5个目标性能的预测误差均在5%以内。结果表明,本研究提出的多任务机器学习模型可在试验样本量不足的情况下,实现推进剂的多个目标性能准确预测,对推进剂的综合性能优化和配方设计具有理论指导意义。

先进光学诊断技术在含能材料燃烧测试中的应用进展

依据不同光学原理,从光散射、光学发射与吸收和成像三方面综述了激光诱导荧光(LIF)、相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)、粒子成像测速(PIV)、可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)、激光诱导击穿光谱(LIBS)、辐射法、遥感傅里叶变换红外光谱(RS-FTIR)及纹影法等光学诊断技术测试原理及在含能材料燃烧测试中的应用进展;分析了光学诊断技术在燃烧测试中相比于其他传统接触式诊断方法的优越性和各类光学诊断方法的适用性、测量对象及优缺点;展望了微观燃烧产物、火焰温度、燃烧流场速度和火焰结构等测试技术在含能材料燃烧诊断中的发展前景;指出今后的工作应向多诊断方法相结合,发展多维度测量,从而获取更丰富多维的微观数据信息。附参考文献102篇。

超细HMX的微流体结晶调控及高通量制备

为了实现含能材料晶体微观结构的精确控制,提升超细含能材料的晶体品质和质量一致性,以HMX为研究对象,搭建微流体结晶平台,研究在微尺度条件下流体的流动特性,开展浓度、流量等反应参数条件对超细HMX晶体颗粒形态的影响研究,并进行了超细奥克托今(HMX)的批量制备探索。结果表明,与心型芯片相比,涡流型芯片具有更好的传质效果和更薄的边界层效应,更适合于脆性晶体的制备。DMSO作为溶剂时,HMX晶体具有较好的形貌,大小均一,球形度高;当流量比R分别为1、5、10时,HMX的平均粒径分别为8.86、4.14和0.86μm,随着R增大,HMX的粒径逐渐变小,粒径分布变窄;通过改变工艺参数,微流体结晶可实现不同形貌、粒径超细HMX的可控制备;利用多层组合与并联分流的方式,实现了超细HMX的高通量制备,该方法不仅混合效率差异小、产品处理量大且设备整体能耗低,可为高品质窄粒径范围微纳米含能材料的高通量制备提供思路。

纳米CuCr_(2)O_(4)在HTPB复合推进剂中应用的安全性及燃烧机理

为提高纳米CuCr_(2)O_(4)(n-CuCr_(2)O_(4))燃烧效能,阐明其促进HTPB复合推进剂燃烧的机理,研究了n-CuCr_(2)O_(4)分散方法,探讨了n-CuCr_(2)O_(4)对复合推进剂安全性和燃烧性能的影响。结果表明,癸二酸二异辛酯(DOS)可使n-CuCr_(2)O_(4)颗粒充分分散,颗粒粒径为50 nm。将DOS与乙酸乙酯混合作为分散液,n-CuCr_(2)O_(4)/分散液为12/100,超声分散30 min,n-CuCr_(2)O_(4)可以有效分散,使推进剂燃速提高1.5%。在含量均为2.5%时,含n-CuCr_(2)O_(4)推进剂的燃速虽然低于含卡托辛的,但是摩擦感度和撞击感度均降低。与微米CuCr_(2)O_(4)相比,n-CuCr_(2)O_(4)与卡托辛配合使用,使推进剂的摩擦感度由68%降低至52%,扩散火焰燃烧更充分,燃烧波温度分布曲线的斜率较大,4 MPa下为3.54×10^(4)℃/s,而含微米级CuCr_(2)O_(4)推进剂的燃烧波温度分布曲线斜率为2.06×10^(4)℃/s,明显促进了推进剂燃烧,而且随压力增加,这种趋势更加明显。

犬PD-1单克隆抗体的筛选与鉴定

为筛选犬程序性死亡受体1(cPD-1)单克隆抗体,以原核表达并纯化复性的cPD-1胞外区蛋白为靶抗原免疫BALB/c小鼠,应用单克隆抗体杂交瘤细胞技术和间接ELISA方法,经3轮轮筛选和克隆化,获得1株能稳定分泌抗cPD-1单克隆抗体的杂交瘤细胞株1F9。间接ELISA检测显示1F9杂交瘤细胞株连续传代培养能稳定分泌单克隆抗体,效价达到1∶2048,亚型鉴定重链为IgG1,轻链为κ;以HEK293细胞表达cPD-1胞外区蛋白为检测抗原,Western-blot和间接免疫荧光试验进行鉴定,结果显示1F9单克隆抗体能特异性结合cPD-1胞外区蛋白。本研究通过小鼠杂交瘤技术成功筛选到1株鼠源cPD-1单克隆抗体。

MgH_(2)粉尘火焰传播过程与热辐射特性

为了探究MgH_(2)粉尘爆炸火焰传播过程及其热辐射特性,采用改进后的哈特曼管装置对其进行点火实验,通过高速摄像机、热辐射仪和红外热成像仪同步记录MgH_(2)粉尘的火焰传播、热辐射通量和温度场变化过程。结果表明,点火后MgH_(2)火焰持续增长形成连续的燃烧区域,达到最大值后开始衰减并出现离散状火焰;粉尘质量浓度在150~1000g/m^(3)范围内,火焰前锋阵面的最大传播高度和最大传播速度随着质量浓度的增大呈现出先增大后减小的规律,均在750g/m^(3)时最大,分别达到1138mm和45m/s;热辐射通量随着粉类质量浓度的增加逐渐增大,在火球正上方的3号热辐射通量最大值达到31.7kW/m2,远高于火球两侧的1号和2号热辐射通量;火焰中心区域温度最高,向四周逐渐降低,高温区集中在火焰上部。

四种混合不同碳材料的FOX-7粉末激光点火:点火延迟实验与简化计算

针对1,1-二胺-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)因点火相对困难而限制其广泛应用的问题,利用CO_(2)激光器在一定的功率密度范围对4种混合不同碳材料的FOX-7粉末开展了点火实验,研究点火延迟时间的变化趋势。采用两种简化模型对点火延迟时间进行计算与分析,以探究点火机理和指导FOX-7的点火性能提升。结果表明,几种碳材料的添加会导致FOX-7粉末点火延迟时间发生不同程度的缩短。石墨烯和氧化石墨烯在缩短点火延迟方面表现出相对较强的促进作用,石墨的效果较为轻微。计算结果显示,模型1比模型2更适合预测FOX-7粉末的点火延迟时间。机理分析表明,石墨烯的添加能够有效提升FOX-7粉末对辐照能量的吸收且减小能量损失。研究表明FOX-7粉末样品的主要点火诱导过程受到激光辐照下传热性质的强烈影响。

高活性铝粉助剂法燃烧热测量不确定度的蒙特卡罗法评定

针对高活性铝粉燃烧不完全问题,采用助剂法对高活性铝粉进行燃烧热值有效准确测量,并运用蒙特卡罗法(MCM)对影响燃烧热值测量不确定度的来源进行分析,通过最大信息熵原理确定相关输入量的分布函数,依据测量模型进行不确定度的传递及输出,讨论了模拟次数M对计算结果的影响。结果表明,该方法高活性铝粉燃烧充分,燃烧效率高,测试效果好。当M=100000时,助剂法测试燃烧热的测量结果表示为(28016±570)J/g,相对不确定度为1.0%;随着模拟次数M的增加,计算结果的平均值与标准偏差越接近理论计算值;较之GUM法,MCM法可避免对测量模型求导,计算过程简洁易行,更适应于含能材料非线性复杂测量模型的不确定度评价。

改性HTPE和HTPB的多谱学表征和热裂解机理研究

为研究端羟基聚丁二烯(HTPB)和端羟基聚醚(HTPE)黏合剂端基和主链改性对其热解特性的影响,本工作利用U型固定床热解反应器结合光电离质谱(SPI-MS)在线检测装置开展改性后黏合剂的热解实验。首先,采用红外光谱(FTIR)仪、核磁共振氢谱(1H-NMR)仪和热重分析(TGA)仪表征和分析改性后黏合剂的结构和热解性能,再通过在线质谱实时动态分析改性黏合剂热解产物的组分变化,研究改性黏合剂的热解反应机理。结果表明,HTPB和HTPE的端基和主链改性后的黏合剂表现出不同的热稳定性,其中,主链改性对HTPB热解行为的影响大于端基改性,这2种改性方法都使热解过程中反应类型增多,进而导致产物种类增加。

几种钝感低特征信号推进剂的能量特性

利用能量计算程序计算了N,N′-二硝基哌嗪(DNPZ)、N-脒基脲二硝酰胺(FOX-12)、1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)、钝感黑索今(I-RDX)、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)、硝基胍(NQ)和1,4,5,8-四硝基-1,4,5,8-四氮杂萘烷(TTNZ)7种钝感化合物的单元推进剂及用于钝感低特征信号推进剂的能量特性。结果表明:所列的7种含能化合物中,由I-RDX、FOX-7和TTNZ形成的单元推进剂、复合改性双基推进剂及聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基推进剂的各能量特性的综合效果均较优,随着这3种钝感含能添加剂质量分数增加,形成的双基系推进剂的理论比冲、特征速度、燃烧温度和等容爆热逐渐升高,而氧系数和燃烧产物的平均相对分子质量逐渐降低。

含CL-20的改性双基推进剂的机械感度

研究了六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)的含量和燃烧催化剂对含CL-20的改性双基(CL-20-CMDB)推进剂机械感度的影响,并将CL-20-CMDB推进剂的机械感度与含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱的改性双基(DNTF-CMDB)推进剂、含N-脒基脲二硝基酰胺的改性双基(FOX-12-CMDB)推进剂、几种定型的双基(DB)和含奥克托今的改性双基(HMX-CMDB)推进剂进行了比较。结果表明,CL-20-CMDB推进剂比有相似组成的DNTF-CMDB和FOX-12-CMDB推进剂的撞击感度高,比DNTF-CMDB推进剂的摩擦感度高,比FOX-12-CMDB推进剂的摩擦感度低。它比已定型的几种DB推进剂的撞击感度低(CL-20含量大于8%时)、摩擦感度高;比已定型的HMX-CMDB推进剂的撞击感度和摩擦感度都高(两种推进剂的氧化剂含量相当时)。

含CL-20的改性双基推进剂的热行为及非等温反应动力学(英文)

用DSC和TG方法研究了含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的改性双基推进剂在常压(0.1MPa)和高压(4和7MPa)下的热行为和高压下的热分解反应动力学.结果表明,该推进剂常压下DSC曲线有3个放热峰,相应TG曲线有3个失重过程;而高压下DSC曲线只有一个放热峰,高压下放热峰的峰温随加热速率增大而升高.高压下该推进剂放热分解反应机理和反应动力学参数受测试环境压强影响较弱,反应机理是随机成核和随后生长,放热分解反应的动力学方程可以表示为,4MPa时,dα/dt=1014.5(1-α)[-ln(1-α)]1/3e-17981.7/T;7MPa时,dα/dt=1014.7(1-α)·[-ln(1-α)]1/3e-18138.1/T.

含CL-20的改性双基推进剂燃速数值模拟

借助六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的热分解特性,确定了CL-20的化学结构参数;通过分析含CL-20的改性双基(CL-20-CMDB)推进剂的燃烧特性,改进了一维气相反应流燃速模型,进而模拟了CL-20-CMDB推进剂的燃速。数值模拟结果显示,理论计算结果与实测值吻合的很好;随CL-20含量增加,可提高非催化CL-20-CMDB推进剂的燃速,但效果并不显著。

动态气氛下混合酯发射药的热分解性能

采用热重分析(TG)技术和差示扫描量热(DSC)技术研究了含二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)的混合酯发射药动态气氛下的热分解性能。结果表明,该类混合酯发射药的热分解主要分两步进行:第一步为发射药中NG和TEGDN的挥发分解,第二步为发射药中NC和二号中定剂(C2)的分解;两步分解过程的失重量和最快失重温度点随配方中TEGDN和NG质量比的不同而有差异;混合酯发射药在不同压强下的DSC曲线上均只呈现一个明显的分解放热峰,且放热峰的峰温随压强增大而降低。

硝胺推进剂和双基系推进剂燃速预估模型进展

综述硝胺推进剂和双基系推进剂稳态燃速预估模型的最新进展,对下列6个模型的计算原理和优缺点进行了介绍和评价:HMX/AP(1:1)燃速计算模型“、双区”稳态燃烧模型、复合多火焰模型、神经网络模型、自由基裂解模型和双基系推进剂半经验预估模型。

《火炸药燃烧热化学》新书简介

由西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室徐司雨、姚二岗、裴庆和赵凤起共同译著的《火炸药燃烧热化学》一书由国防工业出版社出版,为火炸药技术系列译著之一,共485页。该书原著由国际著名的固体推进剂专家Naminosuke Kubota教授主编,是一部系统阐述火炸药燃烧理论和试验研究方面的著作,内容涉及燃烧热化学理论基础,推进剂、发射药、炸药和烟火药的燃烧以及火箭发动机中推进剂的燃烧。

超级铝热剂的制备、表征及其燃烧催化作用

用纳米铝粉和纳米氧化铅、纳米氧化铜和纳米三氧化二铋为原料,采用超声分散复合的方法,制备了纳米超级铝热剂Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)和红外光谱(IR)对原料和产物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征;运用差示扫描量热仪(DSC)评估三种超级铝热剂与双基推进剂主要组分的相容性;研究了3种超级铝热剂对双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3与推进剂主要组分硝化棉(NC)、硝化棉/硝化甘油(NC/NG)混合物和吉纳(DINA)的相容性均良好,而与黑索今(RDX)和1,3-二甲基-1,3-二苯基脲(C2)相对较为敏感;含三种纳米超级铝热剂的双基推进剂表现出优异的燃烧性能。

不同类型微/纳米铝粉点火燃烧特性研究

微/纳米铝粉在火炸药领域具有广泛的应用前景,为揭示其在推进剂中的燃烧机理,利用CO2激光点火装置对不同类型微/纳米铝粉点火燃烧性能进行了实验研究。研究结果表明:微/纳米铝粉配比中纳米铝粉含量越高,点火燃烧性能越好;80 nm铝粉的点火延迟时间稍大于120 nm铝粉,分析是由于活性铝含量降低其熔化所产生的内外压差变小所致。同时分析了微米铝粉与纳米铝粉的点火燃烧机理:经纳米镍粒子表面改性后微米铝粉点火燃烧性能有所改善,此时纳米镍粒子作为氧的载体;利用有机物包覆改性纳米铝粉,点火延迟时间增加,但结合其防止纳米铝粉氧化及自身能量性能两方面,采用含能聚合物包覆改性纳米铝粉仍具有很好的应用价值。

油酸包覆纳米铝粉/黑索今复合体系的热行为及非等温分解反应动力学

在氮气气氛下,采用油酸(OA)对纳米铝粉(nmAl)进行了表面包覆处理,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对其形貌和结构进行了表征.用差示扫描量热(DSC)对油酸包覆前后的纳米铝粉与黑索今(RDX)构成的复合体系[nmAl/RDX和(nmAl+OA)/RDX]的热分解反应动力学进行了研究,得到了动力学参数和动力学方程.结果表明,大量油酸以物理吸附的方式吸附在纳米铝粉表面,少量油酸与纳米铝粉表面铝原子发生了化学反应,以化学键合的形式附着在纳米铝粉表面.与nmAl/RDX复合体系相比,(nmAl+OA)/RDX复合体系在不同升温速率下的分解峰峰温都相对降低,分解反应的表观活化能(Ea)和指前因子(A)分别为141.18kJ·mol-1和1012.57s-1,分解反应机理为三维扩散,服从n=1/2的Jander方程,其动力学方程为dα/dt=1013.35(1-α)2/3[1-(1-α)1/3]1/2e-16981.0/T.

全氟十四酸包覆纳米铝粉的制备及点火燃烧性能

在氮气气氛下,采用全氟十四酸(FS)对纳米铝粉(nmAl)进行了表面包覆,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FT-IR)光谱对其形貌和结构进行了表征。用激光点火装置和低压火药燃烧测试装置对表面处理前后纳米铝粉的点火燃烧性能进行了研究。结果表明,全氟十四酸包覆的纳米铝粉(nmAl/FS),其分散性提高,颗粒分布更均匀;全氟十四酸羧基中的两个氧原子与纳米铝粉表面的Al原子以桥接的方式相结合;与未处理的纳米铝粉相比,在激光热流密度较低时,nmAl/FS的点火延迟时间短;在激光点火燃烧过程中,nmAl/FS的燃烧反应较剧烈,火焰亮度高,在低压火药燃烧测试装置中燃烧时,其燃烧火焰更集中,火焰亮度更高,燃烧更充分。