动能侵彻弹装药起爆可靠性试验及敏感因素分析

为研究弹体结构设计对弹体装药起爆可靠性的影响,设计了一种低成本、便捷式引战静态匹配试验装置,开展了不同条件下引信与装药的传爆裕度试验。基于移动最小二乘法,构建了可表征起爆可靠性的多变量响应函数,定量分析了各敏感因素及其耦合作用对起爆可靠性的影响规律。结果表明:传爆间隙和缓冲层厚度对弹体装药起爆影响较大,而隔板厚度在预设3~5 mm范围内的影响较小;为保证动能侵彻弹在使用环境温度范围内可靠作用,引信相对偏离位置、隔板厚度、传爆间隙以及缓冲层厚度分别不应超过25、3.5、25以及22 mm。该试验装置、分析方法及研究成果可为动能侵彻弹结构设计及可靠性验证提供借鉴和指导。

静电纺丝技术制备ETPE基多元含能复合纤维

为了探索ETPE基多元含能复合纤维的静电纺丝制备工艺,以聚叠氮缩水甘油醚基热塑性弹性体(GAP-ETPE)为聚合物黏合剂,CL-20、纳米铝粉(n-Al)作为高能组分,采用静电纺丝技术制备了GAP-ETPE基超细含能复合纤维,并对溶剂、前驱液质量分数、固相组分配比等关键工艺参数进行了优化;采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物形貌进行了表征,采用DSC法分析了复合纤维的热分解性能;测试了复合纤维的机械感度。结果表明,GAP-ETPE基含能复合纤维静电纺丝制备最佳溶剂为丙酮,产物成丝均匀、表面光滑;在GAP-ETPE/CL-20质量比为3∶7、前驱液质量分数为50%时,二元超细含能复合纤维(CL_(x)-ETPE_(y)-Z)的成丝效果最优,平均直径约为2480nm;在铝粉质量分数为10%、前驱液质量分数为50%时,三元超细含能复合纤维(CL-Al_(m)-ETPE-Z)的成丝效果最优,平均直径约为930nm;相比于CL-20,CL_(7)-ETPE_(3)-50含能复合纤维热分解峰值温度提前了29℃,加入n-Al之后热分解峰值温度提前了32℃,且优于物理共混物(PM);与CL-20的感度(P=100%、H_(50)=17cm)相比,GAP-ETPE/CL-20和GAP-ETPE/CL-20/Al含能复合纤维的摩擦感度(32%和48%)和撞击感度(29cm和43cm)均大幅降低,且低于同配方的物理共混物。

退役单基药制备工业粉状炸药的研究

为了充分再利用退役单基药,通过浸水、粉碎和烘干将9/7型单基药颗粒制备成单基药粉,并采用乳化石蜡对其进行降感处理,获得了一种工业粉状钝感炸药,测试了单基药粉含水量、单基药粉粒度和乳化石蜡含量对工业粉状炸药机械感度和起爆性能的影响。结果表明:该炸药的撞击感度(h50)为141.2 cm,摩擦感度为20%~24%,爆速为3763~6200 m·s^(-1)(装药密度为0.85~1.38 g·cm^(-3)),殉爆距离为7 cm,七日吸湿量为0.3%~1.6%,其综合性能优于2号岩石铵梯炸药;炸药含水量宜控制在5%~7%;单基药粉粒度在40目以上、乳化石蜡含量在5.0%以下时,炸药才能完全爆轰;3批工业粉状炸药的性能数据偏差都在工业炸药允许的偏差范围之内,表明其生产工艺稳定性较好。

ADGN/粘合剂共混物相容性的分子动力学和介观模拟研究

为研究ADGN/粘合剂共混物的相容性,采用分子动力学(MD)模拟方法计算了ADGN/GAP、ADGN/NC共混体系的密度、内聚能密度、溶度参数、结合能及玻璃化温度,并通过介观动力学模拟分析了ADGN含量对2种共混体系的介观形貌和有序度参数的影响。结果表明:ADGN与GAP、NC均相容,其中,ADGN与GAP的相容性更好。ADGN/GAP、ADGN/NC共混体系的玻璃化转变温度与单独粘合剂相比均有所降低,表明ADGN对GAP和NC均有较好的增塑性能。20℃条件下,ADGN/GAP共混体系质量配比为60/40时,两相的混溶性最好;质量配比为30/70时,两相发生了显著的团聚现象;ADGN/NC共混体系质量配比为60/40时,两相发生了显著的相分离现象;质量配比增大到70/30时,体系的混溶性明显改善。

泡沫灭火综合教学实验平台的设计与实践

根据消防工程专业课程实践教学中的灭火实验需求,设计和搭建了泡沫灭火综合教学实验平台,该实验平台由发泡实验平台、析液实验平台、蔓延实验平台、灭火实验平台和抗烧实验平台构成,能够实现泡沫灭火剂的稳定性、蔓延性能、灭火效能和抗烧性能的测试,满足泡沫灭火实验教学要求。通过实验操作与结果分析将理论与实践紧密联系,有助于巩固学生理论知识和增强学生学习兴趣,为培养具有工程实践和科研创新能力的高素质和高质量消防人才发挥积极作用。

含能材料通道式连续合成与安全评价

随着现代科技的高速发展,世界各国对高性能含能材料的需求越来越大。由于含能材料在生产过程涉及硝化等反应单元,而传统釜式反应器由于热质传递速率的限制,存在合成过程可控性差、效率低、危险性高等问题,极大地限制了高性能含能材料的应用和发展,也制约了国防技术快速高质量的发展。因此,化工过程技术和装备的自主创新是突破高性能含能材料等高端化学品制造短板的迫切需要。

关于废弃火炸药处理的几点思考

1废弃火炸药的概念和内涵火炸药在达到其贮存或使用寿命后,其可靠性、稳定性和安全性会发生变化,不宜继续贮存或使用。此外,火炸药生产过程中也会产生一些废品和不良品。军方报废弹药、国库退役弹药以及相关生产厂家的不良或报废品构成了废弃火炸药的主要来源。广义来说,被火炸药严重污染的水、溶剂、土壤及包装物等也可归结为废弃火炸药的范畴。

含能快递

南京理工大学报道了一种兼顾优异爆轰性能与良好热稳定性的三硝基甲基含能化合物三硝基甲基含能基团由于其超高的氮氧含量而倍受到关注,然而由于其键解离能较低导致大部分高能三硝基甲基衍生物的热分解温度较低。

含能材料连续流通道式制备专刊序言

含能材料是武器装备的威力源和动力源,是实现远程打击、高效毁伤的关键材料,其安全、高效制备是国防工业发展的基础。然而,含能材料具有易燃易爆的特性,且其制备通常包含强放热的硝化、氧化等反应过程,因此传统的大在线量间歇釜式生产存在较大的安全风险。连续流动化学技术是在通道内进行连续流动反应的技术,该技术具有热质传递效率高、在线物料量小、连续化、易放大、产品质量一致性高等特点,近年来受到了广泛的关注和研究,已经应用于精细化工品(如农药、医药)的研制和生产。另外,通过对通道结构和尺寸的合理调控,该技术还可用于纳米粒子的制备。基于连续流通道式合成技术的特点,利用该技术进行含能材料的制备具有传统釜式不可比拟的优势,一方面能够极大地降低物料的在线量,另一方面能够提高热质传递效率,避免热失控等安全风险。

含能快递

国防科技大学研究了爆炸与破片对超高分子量聚乙烯纤维聚脲复合板(UFRP)的耦合作用聚脲和超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)可以显著提高结构的抗爆和抗冲击能力,然而在实际防护中防护结构还需考虑到爆炸和破片的耦合作用。国防科技大学研究团队通过爆炸与破片耦合加载,结合理论分析,研究了UFRP在空气爆炸与破片耦合作用下的结构损伤以及抗爆性能。通过对UFRP进行试验,观察UFRP复合板的损伤累积和主要损伤模式,确定这些损伤与所施加载荷之间的关系;建立有限元模型来研究发生的现象,评估了爆炸与破片联合加载对UFRP复合板的耦合作用。结果表明,UFRP复合板在爆炸与破片的冲击下表现出优异的防护性能,通过UHMWPE增强了结构强度有效控制裂纹扩展,通过聚脲提升延展性从而减少碎片飞出。

无氟泡沫灭火剂真火实验与分子动力学模拟

针对低碳醇调控碳氢和有机硅表面活性剂制备无氟泡沫灭火剂路线的广泛适用性以及小尺度灭火实验评价灭火效果的局限性,选取一种新型有机硅表面活性剂SILOK与两类碳氢表面活性剂CHX-3和SDS为关键组分,开展无氟泡沫灭火剂的复配方案设计、泡沫性能测试、真火灭火实验和分子动力学模拟。测试结果表明:CHX-3/SILOK/异丁醇和SDS/SILOK/异丁醇两类复配体系5种复配方案的无氟泡沫灭火剂均具有良好的泡沫基础性能,设计方案的表面张力为20.3~22.7 mN/m,稳泡系数为0.9617~0.9762,25%析液时间为203~238 s。相对来说,CHX-3/SILOK/异丁醇的质量分数为0.48%/0.1%/0.03%的Case5配方具有更加优良的泡沫基础性能,表面张力低,发泡性和稳泡性能良好。真火灭火实验证明:CHX-3/SILOK/异丁醇体系的Case5方案,90%控火时间仅为42 s;灭火时间最短,仅为49 s;平均灭火降温速率最大,达到了7.59℃/s。通过分子动力学模拟研究了复配体系的氢键和扩散系数,阐明了CHX-3和SDS对泡沫稳定性和表面张力的影响规律。研究成果能够为无氟泡沫灭火剂的开发、应用和推广提供数据支持和理论支撑。

含能快递

中国工程物理研究院研究了径向梯度结构对PTFE/Al压力输出的影响.聚四氟乙烯(PTFE)/铝(Al)作为一种典型的高能复合材料,由于其超高的能量密度和强烈的放热反应,在炸药、推进剂等领域得到了广泛的应用。研究团队采用3D打印技术制备了三种不同PTFE形貌(200 nm和5μm颗粒和5μm纤维)和含量变化的径向梯度(RG)结构PTFE/Al圆柱体,研究了径向梯度结构对PTFE/Al压力输出的影响。这些结果可以帮助调节PTFE/Al的燃烧过程和压力输出。

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。

装药过载环境力等效模拟实验技术研究

为解决装药安全可靠性能实验成本高、强过载环境测试难度大等瓶颈问题,以等效模拟弹体侵彻钢板时内部装药过载环境力为目标,基于数值模拟方法,设计了装药过载环境力等效模拟实验装置,并开展了等效模拟实验,突破了同时满足加载压力大于1 GPa和脉冲宽度大于100μs的技术难点。结果表明,弹丸侵彻钢板时装药受到的过载为正弦波单脉冲。在装置中采用波形调整器不仅能够调控加载到待测药表面的波形,还能对压力的衰减产生大幅影响。随着波形调整器厚度的增大,加载在待测药表面的压力逐渐减小,脉冲宽度显著增大;随着飞片厚度增大,飞片获得的驱动速度逐渐减小,加载在待测药表面的压力明显减小,脉冲宽度变化不明显。装药过载环境力模拟装置形成的脉冲特征值与弹丸侵彻钢靶过程的数值模拟结果对比,超压峰值误差最高为5.71%,脉宽误差最高为14.8%,均低于15%,验证了用该装置模拟弹体侵彻钢靶时装药加载状态的等效性。

内相粒径对现场混装乳化基质老化过程的影响

为研究内相粒径对现场混装乳化基质老化过程的影响,利用可程式高低温箱对乳化基质进行周期性储存来加速基质老化,使用激光粒度仪、光学显微镜、水溶法和数字黏度计测试乳化基质老化过程中的内相粒径、微观结构、硝酸铵析晶量及黏度的变化。测试结果表明:内相粒径为9.47μm的现场混装乳化基质在储存1个周期后就已严重析晶,在储存3个周期后硝酸铵析晶量为储存前的3.32倍,黏度增大45.72%。内相粒径为3.76μm的现场混装乳化炸药在储存2个周期后平均内相粒径增大为10.06μm,硝酸铵析晶量为储存前的1.43倍,黏度增大10.18%,储存3个周期后的硝酸铵析晶量为储存前的1.71倍,黏度增大14.48%,内相粒径越小,现场混装乳化基质的储存稳定性越好。在实际生产中,应根据混装车设备性能的实际情况,考虑基质泵送及其安全性,尽可能制备内相粒径约小于5μm、黏度合理的乳化基质,用以生产现场混装乳化炸药。

火工药剂微装药技术现状及后续发展思考

相比传统火工品,MEMS火工品的结构、尺寸及制造工艺发生了颠覆性变化,对火工药剂提出了低能输入、高能输出、小尺寸装药、小尺寸传播及与MEMS工艺相兼容等新要求。为了适应MEMS火工品的发展,原位叠氮化反应装药技术、增材制造装药技术、物理气相沉积薄膜装药技术等微装药技术受到广泛关注和研究。本文介绍了适合于MEMS火工品的几种微装药技术的国内外研究现状,并提出了后续发展思路。

国外绿色火工药剂研究进展

梳理了近年来国外绿色起爆药和延期药的研发进展。在起爆药领域,国外重点研究了高氮化合物、高氮金属盐、含能配合物/聚合物,以及基于二硝酰胺铵、氢化钛/高氯酸钾和铝热剂的起爆药。其中,5-硝基四唑铜是最具吸引力的成果之一。美国陆军已在多种引信和雷管平台上验证其取代叠氮化铅、斯蒂芬酸铅的前景,并寻求放大生产途径。在延期药方面,国外的研究重点是寻求可取代Sb/KMnO_(4)中Sb的燃料,以及新型氧化剂,如氧化铋、过氧化钡等。相关研究为现有弹药、引信装备中采用的雷管等火工品绿色化奠定了良好基础。

含能材料通道式制备技术的发展思考

通道式制备技术具有高效的混合和传递性能、反应空间小、模块化结构、并行放大,可有效提高反应过程安全性和过程的精准调控,实现连续安全生产等优点,其应用领域正在从精细化工、医药等逐渐拓展至含能材料领域,可有效解决传统间歇反应模式中所存在的合成过程可控性差、效率低、危险性高、工程放大难等问题。目前,通道式制备技术已实现了多种含能材料的合成、结晶及包覆过程,从而开启了含能材料制备模式的革新时代。

含能材料的多尺度结构及其研究意义

各种材料,不论其形状大小如何,其宏观性能都是由其化学组成和组织结构决定的,所以,对材料本质的完整反映,均需涵盖化学组成和组织结构两个要素。在含能材料领域,对含能化合物分子的表征,这两个要素是齐全的,而对复合含能材料的描述,以往偏重于组成(即配方),对材料结构则重视不够。当前含能材料的发展,不再单纯依赖含能化合物的创制,复合含能材料的组装成为一个深具潜力的方向,为此,必须建立材料结构的概念。

火炸药工艺安全性的研究方法

工艺安全是火炸药产品实现工业制造的前提。随着新材料、新工艺的不断涌现,长期积累的老经验不再完全适用和可靠,传统的试错型工艺研究方法又不再可行,如何实现和保障工艺安全,成为我们当前需要突破的一个重大“瓶颈”。由于工艺安全工作涉及到方方面面,是一个复杂的系统工程,自然会引起各方的高度重视和积极作为。但是,在这个复杂系统中,如何抓住最基础、最核心的要素,如何协同各方形成合力和取得实效,需要我们从认识论和方法论的高度进行系统思考。