烟火切割技术研究进展

为了促进国内烟火切割技术的发展。比较了美国和中国烟火切割技术的研究历史、现状和发展趋势。结果表明,烟火切割的原理主要包括金属射流原理和化学腐蚀原理,烟火药主要以铝热剂为基础同时添加含卤素的聚合物。切割炬已经可以手持,并可以进行水下切割。切割炬上的喷嘴可以起到使能量集中的作用,切割炬必须具有安全泄压结构。烟火切割技术在抢险救援、弹药销毁等方面有着广泛的应用,在国内大力开展烟火切割技术研究很有必要。

烟火药剂的发展与展望

为系统梳理烟火药剂的发展,推动新型烟火弹药研发,对烟火药剂的研究进展进行了综述。归纳了高消光系数材料、发烟剂配方及性能调控、多频谱发烟剂以及高活性金属粉体、燃烧剂配方及性能调控、多效应燃烧剂等方面的研究现状,展望了该研究领域未来的发展趋势。为适应未来战争需求,一剂化和环境友好型的多频谱复合发烟剂、单向可视烟幕、高能和多功能燃烧剂将是烟火药剂的主要发展趋势。

具有脉动燃烧效应的烟火药水中燃烧声频特性

为研究一种新型的水声无源干扰材料，采用水声测试系统，对具有脉动燃烧效应的烟火药的水中燃烧进行了试验研究，测试了所形成的声频特性，并探讨了其形成的原因。结果表明，15 g具有脉动燃烧效应的烟火药水中燃烧时能形成声压最高为340 Pa，对应的声压级为51dB，燃烧持续时间为18.5 s，频率主要为0-2000 Hz之间的低声频。

火工品用复合半导体桥技术的研究与发展

具有低发火能量、高瞬发度、高安全性以及比多晶硅半导体桥更高的能量输出优异性能的复合半导体桥(SCB)点火起爆装置(EED),是一类采用现代微电子工艺,由反应材料与半导体桥相结合的新型点火产品。从理论、结构、性能不同角度,综述了复合半导体桥EED的研究进展与优缺点。为增大SCB点火性能提供可行的依据和参考,对比分析了多层复合膜点火桥的结构特点、反应材料、发火条件、输出性能。认为多层复合SCB是多晶硅半导体桥的理想改进产品,具有更广泛的应用范围和前景。

强光致盲弹药技术的研究

研究了强光致盲弹药的辐射机理、配方组成、性能测试和对夜视探测器材的干扰情况。结果表明,以KC lO4为氧化剂、以A l为可燃物和以环氧树脂(或酚醛树脂)为粘合剂组成的三元配方(配比50∶50∶3)具有很强光辐射能力,感度较低。在三元配方中加入1%微粉石墨,可大大提高药剂的安全性。强光辐射模拟样弹装填KC lO4/A l/环氧树脂三元配方的药量为80 g时,可见光区的发光强度可达5.0×107cd以上,近红外波段的辐射强度达2.1×105W.sr-1以上,装药量40 g的模拟样弹对37 m处夜视探测器材干扰效果明显。

铝-氧化铜复合薄膜化学反应性能

用磁控溅射的方法制备了铝-氧化铜复合薄膜,采用差热分析(DSC)方法研究了其化学反应性能。研究结果表明:铝-氧化铜复合薄膜在一定的条件下,可以发生氧化还原反应,化学反应热为ΔH=-1197.5kJ.mol-1,与标准状态下的ΔH0=-1203.8kJ.mol-1十分接近。用Kissinger方法计算了第二步反应的活化能为565.146kJ.mol-1,说明在无外界刺激的情况下,薄膜材料可以稳定存在。理论推导出,反应可以达到的最高温度是2573℃(即铜的沸点),薄膜间的化学反应分两步进行。

烟火切割热力学分析及药剂配方设计与实验

从传热学和力学两方面分析了烟火切割的理论基础,重点分析了影响烟火切割效果的主要因素的原因和解决方法。考虑价格和毒性因素,应用化学热力学理论计算了烟火药的绝热反应温度,筛选出了放热充足的铝热剂。实验观察了铝热剂的燃烧,确定了适于烟火切割的两种铝热剂为由氧化铜组成的铜铝热剂和由三氧化二铁组成的铁铝热剂。通过均匀配方设计实验确定了烟火药的较佳配方,研究出了一种用于高温熔化金属材料的烟火药剂。主要由铁铝热剂30%~50%、铜铝热剂30%~50%和高热剂10%~20%组成。该烟火药燃烧时产生高温、高速、熔融态的铜铁合金射流,能有效地对金属材料进行切割。

基于支持向量机的Mg/PTFE烟火药燃烧特性预测

为了提高烟火药燃烧特性预测的准确性,采用支持向量机(support vector machine,SVM)理论对镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)烟火药的燃烧特性进行了预测,并将预测结果与测试结果进行了比较。结果表明,由支持向量机预测模型得到的结果与实验结果基本一致,预测的燃速最大相对误差为9.96%,燃烧温度最大相对误差为9.84%,燃烧热最大相对误差为4.20%。

烟火药做功能力测试研究

参照炸药做功能力试验,采用铅壔法对雷药、黑火药和红光剂3种粉状烟火药的做功能力进行了测试研究。从点火方式、铅壔温度、药剂类型三方面入手,分别研究了其对药剂做功能力的影响。研究结果表明:装药密度≤1.047g.cm-3的情况下可用电雷管起爆来达到烟火药的稳定爆轰;铅壔温度必须严格修正以便于试验结果统一比较;被测药剂中,使铅壔扩孔值变化最大的是雷药,做功能力为113.29mL,黑火药和红光剂相对较小,做功能力分别为51.20mL和51.60mL。

强闪光烟火药过载能力的实验研究

采用大落锤冲击装置模拟研究了强闪光烟火药的过载能力。实验结果表明:强闪光烟火药在装药密度为1.9×103kg.m-3,实验加载应力653 MPa,装药长度为40 mm时承受的过载为8.59×105g(g=10 m.s-2);在加载应力小于653 MPa范围内,强过载产生的热点不能引燃该强闪光药柱。原因可能是(1)强闪光烟火药中氧化剂的热分解温度和可燃物的着火点很高,难以诱发反应;(2)装药质量得到很大改善,热点产生源减少;(3)压药过程使得KC lO4和铝粉的接触面积增大,热点源产生的热量可以通过金属颗粒较迅速向其周围传递,以致热点熄灭。

高热剂含量对烟火药水下燃烧声辐射特性的影响

为探讨燃烧产物热量对声辐射特性的影响,采用水声测试系统,实验研究了高热剂含量不同的药剂水下燃烧时的声辐射特性。结果表明,添加适量的高热剂时,能够显著提高声能。当高热剂的含量为25%左右时效果较佳,15g药剂水下燃烧时的声压级达到了158.8dB,频率主要分布在5kHz以下,但当超过25%时声能开始下降。

化学放热系统环境温度和热爆炸延滞期的关系

以边缘超临界化学放热系统的"平方根反比定律"为理论基础,通过分析绝热系统热爆炸延滞期的定义,得出了绝热系统热爆炸延滞期在边缘超临界条件下的新计算方法。以此为基础,应用LambertW函数得出了均温系统和非均温系统在边缘超临界条件下的环境温度和热爆炸延滞期之间的函数关系。进而定义和计算了含能材料的高温点火可靠度。结果表明:边缘超临界化学放热系统的超临界环境温度和热爆炸延滞期之间的函数关系不是简单的数学函数,而是由化学放热系统的活化能、指前因子、反应热、比热容、密度等物化参数决定的复杂函数。

发射药及装药的清洁燃烧技术概述

针对武器设计中提高能量利用率和降低射击污染的要求,对发射药及装药的清洁燃烧技术研究进行了初步概述。分析了发射药及装药清洁燃烧技术研究的重要意义,以及射击污染的来源,认为发射药设计和装药设计的不合理性是射击污染的两个主要来源;实现发射药和装药清洁燃烧的可行途径主要有:优化发射药的配方设计,设计高渐增性药型发射药,装药结构的合理化改进,新型号低污染材料的采用等,对上述措施进行集成效果则更好,建议在未来的相关研究中加以重视。

烟火药的创新与发展

烟火药的发展由来已久,20世纪中后期的突破性发展为高技术战争光电对抗无源干扰,进入21世纪发展步入了理论研究与技术创新的新阶段。新型烟火药红外照明剂、脉冲信号剂、声纳诱饵剂、弹丸增程底部排气剂、强光辐射迷盲干扰剂、熄燃或爆燃的软杀伤烟火剂、"冷光"烟火剂、微烟/无烟烟火剂等,创新发展特色鲜明。烟火药理论研究的突破、技术研究概念的更新、应用研究领域的拓展、配方研究凸现出新原理、新材料、新工艺和安全环保与军民两用,应成为烟火药的未来发展方向。

激光冲击起爆炸药关键技术研究进展

激光冲击起爆炸药系统具有时间控制精确,快速响应,抗电磁干扰的特点,满足现代火工品的应用需求,但是由于激光传输效率和利用效率较低,目前难以实现真正的实用化和工程化。分析了激光驱动飞片起爆炸药的临界飞片速度的估算方法,提出需要提高系统能量利用率的必要性,总结了利用光纤传能和激光驱动复合飞片提高系统能量利用率这两项关键技术的研究进展。指出,选用适宜的光纤,改善光纤抗损伤能力,设计合理的光纤传输光路,优化激光参数,改进复合靶膜结构,合理选取复合靶膜各层厚度等是实现激光冲击片雷管小型化、实用化、工程化必须解决的问题。

烟火药水下燃烧高温粒子与水作用的气泡动力学模型

为研究烟火药水下燃烧高温粒子与水作用的声辐射特性,基于传热传质理论,推导了单个Al2O3高温粒子与水作用的气泡动力学模型,计算得到了气泡半径和半径增长速度随时间变化的关系曲线,并将气泡半径计算结果与文献结果进行比较。结果表明,随着时间的增加,Al2O3高温粒子不断冷却,气泡半径不断增加,但增长速度越来越缓慢,计算结果与文献结果吻合较好。

几种含稀土元素烟火药剂的燃烧光谱分布

为探究稀土元素用于发光类烟火药剂的可能性,以稀土硝酸盐为氧化剂、镁粉为可燃剂、淀粉为粘合剂,设计、制备了含Ce、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Yb 7种稀土元素的烟火药剂。用瞬态分光辐射仪测定了各药剂的燃烧光谱。分析了各药剂的光谱分布。结果表明:药剂的负氧氧平衡越高,特征光谱辐射强度越大。含不同稀土元素药剂的特征辐射光谱分布区间有相似性。含Eu元素药剂的光谱辐射分布在红光区。

不同键合剂与RDX表界面作用

研究了多羟基醇类(LBA-22、LBA-201)、海因/三嗪类(CBA)、中性聚合物类(NPBA)和取代酰胺类(LTAIC)键合剂与RDX的表界面作用,并在RDX-CMDB推进剂中考察了这些键合剂的作用效果。采用接触角法和Wilhelmy吊板法测定键合剂与RDX的表界面特性参数,利用调和平均方程计算粘附功。结果表明CBA与RDX间的接触角为35.2°,粘附功为135.01mN/m。红外光谱中RDX(—NO2)基团的吸收峰红移22cm-1至1510cm-1,且吸收带展宽。RDX经键合剂表面改性后,推进剂高温最大抗张强度从空白样的1.02MPa提高到2.01MPa,低温延伸率提高140%。各键合剂与RDX间的表界面性能数据与推进剂力学性能改善情况基本一致。

可膨胀石墨用作抗红外/毫米波双模发烟剂的研究

为了获取一种性能较佳的毫米波发烟剂材料,就JF-150可膨胀石墨对3mm和8mm波的衰减性能进行了实验研究,在此基础上,以JF-150可膨胀石墨作为重要组分设计了一种抗红外/毫米波发烟剂配方,采用红外热像仪及毫米波辐射计测试了该发烟剂形成的烟幕对3mm和8mm波的衰减特性。结果表明,可膨胀石墨对3mm和8mm波单程最大衰减分别为17.0dB、16.6dB,优于铝箔条衰减效果;60g可膨胀石墨发烟剂对3mm和8mm波单程最大衰减值均大于10dB,干扰时间约为20s。可膨胀石墨是一种用于制造抗红外/毫米波双模发烟剂的良好材料。

RDX粒度对改性双基推进剂性能影响

实验研究了工业级RDX粒度对复合改性双基推进剂(CMDB)力学、燃烧及感度性能的影响。结果表明:黑索今平均粒径从92.02μm减小到17.35μm时,相应地固体推进剂高温最大抗张强度提高54%,低温延伸率提高85%;推进剂的燃速在不同压力下均有增加,最大增加11.5%;撞击感度特性落高增加5.1cm,摩擦感度爆炸百分率下降75%。