钛铝金属间化合物激光点火燃烧行为及机理

采用激光氧浓度实验方法结合超高温红外测温仪和高速摄像机原位观察、扫描电子显微分析和X射线衍射分析等方法,对钛铝金属间化合物(TiAl合金)的点火燃烧行为进行研究,揭示燃烧过程熔体的形成与运动规律、氧化物类型和结构特征,进而探讨燃烧机理。结果表明:TiAl合金发生起燃及持续燃烧的激光功率和氧浓度临界条件分别遵循抛物线规律和抛物线+直线规律,且显著高于近α型高温钛合金,即具有更好的阻燃性能;TiAl合金的起燃温度高于基体相熔点,起燃时基体部分熔化,导致Al元素由内氧化机制转变为外氧化机制;扩展燃烧阶段形成的氧化物由内侧到燃烧表面依次为Al_(2)O_(3),Al_(2)Ti_7O_(15),Al_(2)TiO_(5)和Al_(6)Ti_(2)O_(13)相,其中熔凝区内形成的连续网状Al_(2)O_(3)层能够阻碍熔体运动,燃烧区内形成的Ti-Al-O三元相通过降低内层Al_(2)O_(3)的分解压提升Al_(2)O_(3)保护层的稳定性,使TiAl合金具有良好的阻燃性能。

NH_(3)/H_(2)预混合气激光点火特性实验

基于定容燃烧弹,在不同初始压力、当量比和掺氢比条件下,对NH_(3)/H_(2)预混合气进行了激光点火实验研究,分析了不同条件下的火焰发展形态及最小点火能量EMI.研究发现,随掺氢比的增加,火焰受浮力的影响减弱,火焰边界逐渐清晰;升高压力能降低混合气的EMI,但不同当量比混合气的EMI受压力改变的影响程度不同;纯氨气的火焰发展极不稳定且EMI极高,掺混H_(2)后能极大降低EMI,可以有效拓宽氨气的可燃使用范围,其中掺氢比为10%时,EMI降低效果最明显.

石墨烯掺杂对B/KNO_(3)/PF激光点火特性的影响

为探索常压下石墨烯(Graphene)掺杂对B/KNO_(3)/PF点火和燃烧性能的影响,采用湿混法和冷冻干燥法分别制备了不同石墨烯掺杂量的Graphene/B/KNO_(3)/PF,并使用光电探测器和高速摄影研究了石墨烯掺杂量和装药密度对点火延迟时间和燃烧速度的影响规律。结果表明:相对于冷冻干燥法,湿混法制备的Graphene/B/KNO_(3)/PF混合均匀且燃烧速度更高。随着石墨烯掺杂量(0~2 wt%)的增加,Graphene/B/KNO_(3)/PF的平均燃烧速度先增大后减小。装药密度为1.5g·cm^(-3)时,0.8wt%石墨烯掺杂量的Graphene/B/KNO_(3)/PF燃烧速度最大(20.3 mm·s^(-1)),与B/KNO_(3)/PF(14.6 mm·s^(-1))相比增加了39.0%;在装药密度0.8~1.7 g·cm^(-3)范围(0.8 wt%石墨烯掺杂量)内,Graphene/B/KNO_(3)/PF药柱平均燃烧速度随着装药密度的增大而减小。

掺杂纳米铝粒子硼硝酸钾的激光点火性能探讨

采用纳米铝粒子掺杂的方法进行了硼硝酸钾激光点火阈值的调制研究,结果表明,随着纳米铝含量的增多,药剂发火阈值和作用时间呈现先降低后增加的趋势,当纳米铝粒子质量分数为1.0%时,发火阈值和作用时间达到最小值(0.25 W,12 ms)。分析表明,纳米铝粒子对药剂的光吸收特性无明显影响,药剂热导率随铝含量增多而呈近线性增加。

基于热点火机理的脉冲激光点火建模及仿真

为研究脉冲激光点火系统中电学参数对点火延迟时间的影响规律,建立脉冲激光点火模型,重点对脉冲激光激励阶段和激光点火阶段进行建模仿真。以BNCP起爆药为例,在脉冲激光激励阶段仿真中,采用电学仿真软件模拟激光驱动电路激励半导体激光器发射激光过程,通过改变储能电容和激光器放电回路电阻的数值,得到不同时刻对应的激光器输出功率;在激光点火阶段仿真中,将脉冲激光激励阶段中仿真得到的不同仿真步长对应的激光器输出功率导入有限元仿真软件,求解得到不同电学参数对应的激光点火延迟时间规律。仿真结果表明:增大驱动电路中的储能电容会加大激光器输出的平均功率,缩短点火延迟时间;增加回路电阻会降低激光器输出的峰值功率,进而增加点火延迟时间。搭建了脉冲激光点火测试平台,得到了不同电容参数下的点火延迟时间,实验验证了所建模型的正确性,为脉冲激光点火系统设计提供了一定的参考依据。

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。

应用猫眼效应的双波长激光点火头

针对现有激光起爆系统中检测激光耦合效率低,严重影响光路检测准确性和激光起爆系统可靠性的问题,提出新的激光点火头结构,即在双波长单光纤系统中应用猫眼效应,设计了在两种波长的激光环境下的猫眼反射器。仿真实验表明,采用猫眼反射器结构的激光点火头极大地提高了检测激光的反射光与传输光纤间的耦合效率,并使激光点火头具备了一定的抗装配失调性,从而提高光路检测的准确性。

B/KNO_(3)激光点火器装药参数与点火性能研究

为了探索硼/硝酸钾(B/KNO_(3))激光点火器的装药参数对其点火性能的影响,设计了光窗式B/KNO_(3)激光点火器并搭建了激光点火系统,试验研究了硝酸钾粒径、硼与硝酸钾配比、添加粘结剂种类与质量分数、B/KNO_(3)装药密度及输入端密封性等因素对其发火功率和点火延迟时间的影响。结果表明:硝酸钾粒径为2~12μm、wB∶wKNO_(3)为3∶7、添加3%的酚醛树脂、装药密度为1.6g·cm^(-3)的B/KNO_(3)激光点火器的点火性能最佳,其发火功率和点火延迟时间分别为4.52 W和160 ms;对B/KNO_(3)激光点火器进行密封设计可进一步增强其点火性能,其发火功率和点火延迟时间分别为4.24 W和120 ms。

弹射座椅激光点火程控器光路通断检测和点火时序研究

激光点火由于具有防静电、抗电磁干扰和安全性高的优点,在军事、航空、航天等领域具有重要的应用价值。本文主要针对激光点火在弹射座椅中的工程应用可行性及相关关键点火参数的选择进行理论与试验对比研究。利用有限元分析软件内置的物质与激光相互作用模型建立激光对奥克托金(HMX)炸药起爆过程火药温度分布的仿真模型,并进行激光起爆试验,起爆时间和温度分布模拟预测和试验结果基本相符;对检测方法进行改进,采用双波长激光器和2×1耦合器实现对全光路通断的检测;通过九路激光器的同时检测,实现激光信号传输时序的检测,试验结果满足弹射座椅九路点火总时间小于1s的要求。在此基础上进行了高低温条件下实际点火试验,完成了激光起爆,首次对多路激光点火时序进行研究,点火时序满足工程化应用的标准,该新型激光点火程控器可直接应用在弹射座椅上,验证了激光点火在防护救生领域应用的可行性。

固体推进剂激光点火性能研究综述

激光点火的研究近年来已成为一个热门的研究课题,采用激光作为刺激源研究固体推进剂点火性能是因为激光输出能量高且可调、点火时间和能量可控制且不受环境因素限制,而固体推进剂点火性能的研究对揭示固体推进剂的燃烧机理,验证点火模型具有非常重要的意义。本文主要描述了固体推进剂激光点火性能研究的理论过程、表征方法以及试验装置,并对影响固体推进剂激光点火性能的诸多因素如激光能量、推进剂组分及含量、点火环境等因素进行了详细的阐述,最后对固体推进剂激光点火性能研究需要注意的问题进行了总结,并附参考文献50篇。

激光点火技术的发展

介绍了激光点火系统的主要构成及研究进展 ,对激光点火过程及药剂点火特性的各种数值模拟方法进行了评述 ,对激光点火装置的应用进行了展望。

激光点火技术综述

综述了激光点火技术的原理、系统组成及最新进展。讨论了影响激光点火的因素。提出了一种小型化激光多点点火系统构想,将微机械光开关、微机械分光器等微电子机械系统器件引进到激光点火系统中,提高了激光点火系统的安全性,减小了体积。指出现阶段激光点火技术遇到的困难,未来研究工作应关注点火过程的理论研究及降低点火能量阈值的方法。

铝热剂对双基推进剂激光点火特性的影响

用纳米及微米铝粉、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,制备了铝热剂Al/PbO、Al/CuO和Al/Bi2O3。采用XRD、SEM-EDS和FTIR对原料和产物的物相、组成、形貌和结构进行表征;采用CO2激光点火实验方法,研究了含不同铝热剂双基(MIC-DB)推进剂在不同热流密度下的点火特性,探讨了铝粉粒度及氧化剂类型对MIC-DB推进剂点火性能的影响。结果表明,铝热剂型双基推进剂的点火延迟时间随热流密度增加而递减,且热流密度较高时,点火延迟时间变化趋缓,Al粉粒径和氧化剂类型对推进剂点火延迟时间均有影响,影响的程度与热流密度大小有关。

RDX-CMDB推进剂激光点火特性

采用CO2激光点火的方法研究了双基推进剂SQ-2和RDX-CMDB推进剂在不同热流密度作用下的点火特性,探讨了RDX含量、Al粉和燃烧催化剂对RDX-CMDB推进剂点火性能的影响。实验结果表明,SQ-2和RDX-CMDB推进剂(含Al粉的配方除外)的点火延迟时间随热流密度增加而递减,且热流密度较高时,点火延迟时间变化趋缓。RDX-CMDB推进剂中RDX含量、Al粉和催化剂对其点火延迟时间的影响与热流密度大小有关。在较低热流密度(51.5 W.cm-2)时,除Al粉使推进剂的点火延迟时间变长以外,其他组分对点火延迟时间的影响则不大;在较高热流密度(102 W·cm-2和153 W·cm-2)时,试样的点火延迟时间随着RDX含量的增加而变长,Al粉和催化剂的加入对点火过程和点火延迟时间均有较大影响。

丁羟推进剂激光点火延迟时间研究

应用 CO2 激光点火器研究了丁羟推进剂中氧含量、燃速等因素及激光点火热通量与点火延迟时间之间的关系。研究结果表明 :随着丁羟推进剂氧含量、燃速以及点火热通量的增加 ,推进剂的点火延迟时间缩短 ;超细铝粉能明显改善丁羟推进剂的激光点火性能 。

含纳米金属粉AP/HTPB复合固体推进剂的激光点火特性

采用CO2激光（波长10．6μm）点火法，研究了微米A1粉、纳米A1粉、纳米Ti粉及含金属粉的AP／HTPB复合同体推进剂在不同激光功率密度条件下的点火特性，探讨了Al粉粒径对其点火性能的影响和金属粉对AP／HTPB复合固体推进剂点火的影响规律。结果表明，在激光功率密度为77．6—365．1W·cm。条件下，AI粉的点火延迟时间随着激光功率密度增加逐渐减小；Al粉粒径越小，其点火延迟时间越短（ tJal-50〈tN-Al 〈tjal-t50 〈tjal-200〈 t5μm ，点火能量越小Ejal-50 〈EN-Al〈Ejal-50〈Eja-200 〈E5μm ）。相同激光功率密度条件下，150nmTi粉的点火延迟时间和点火能量明显要小于150nmAI粉，且两者的点火过程差异较大。含金属粉的AP／HTPB复合固体推进剂点火延迟时间顺序为tRx-0〉fHT-5A〉fHT-1A〉fHT-4A〉fHT-3T，点火能量顺序为ERx-0〉EHT-5。〉EHT-1A〉EGT-4A〉EHT-3T，与相应金属粉的点火延迟时间顺序一致（t5μm〉tJal-200〉fN-Al〉TJal-50〉TTi-150），且点火均首先发生在样品表面。

激光点火过程的一维有限差分模拟

从激光点火的热机理出发 ,建立了激光点火过程的一维有限差分模型 ,并对B/KNO3 /酚醛树脂点火药的激光点火特性进行了数值模拟。结果表明 ,随着入射激光能量水平、入射激光功率、入射激光能量密度、药剂激光吸收系数的减小 ,药剂的点火延迟时间延长 ;当入射激光能量水平接近点火能量阈值时 ,药剂表面温度的成长曲线出现双峰现象 ;点火功率阈值随着光束半径的增大而增大 ,随着脉冲宽度的增大而减小。模拟结果与实际激光点火过程的规律一致 ,与实验结果基本吻合。

大口径火炮中激光点火技术综述

简要叙述了炸药、烟火剂及火药的激光点火研究概况，激光点火条件下点传火特性研究的实验方法和手段，大口径火炮中所应用的新型激光点火概念，激光点火的数学模型研究状况等．最后。

含能材料激光点火性能研究

研究了包括不同粒径黑火药、烟火剂、发射药等含能材料在激光作用下的点火性能 ,测量了相应的点火延迟时间 ,并进行了分析。建立了含能材料在强瞬态激光脉冲作用下点火的数学物理模型 ,并进行了数值仿真。

激光点火检测系统的研究

本文设计了激光点火装置的光路健康度检测与内窥式光纤成像系统,用于对点火光纤光路和点火过程的实时监测。该设计大大提高了激光点火系统的可靠性、安全性,为激光点火技术实用化、产业化提供了保证。