乙基桥连4-氨基-3,5-二硝基吡唑与多种致爆基团含能化合物的合成、表征与性能研究

以4-溴-3,5-二硝基吡唑为原料,设计并合成了一系列乙基桥连4-氨基-3,5-二硝基吡唑与多种致爆基团的含能化合物。采用核磁波谱分析和X-射线单晶衍射分析对其结构进行表征,并测试了其热稳定性和机械感度;运用Gaussian 09程序和EXPLO5软件预估了其爆轰性能。结果表明,所合成的新型含能化合物的热分解温度范围为167.3~294.1℃、撞击感度≥18 J、摩擦感度≥240 N,显示出良好的热稳定性和低的机械感度。爆速范围为7939~8448 m/s,爆压范围为25.0~30.8 GPa。

共轴聚焦型微流控装置剪切高粘溶液连续制备双基球形发射药

为了探索连续化生产粒径可控的百微米范围内双基球形发射药工艺条件,以质量分数为10%的双基发射药溶液为分散相,采用共轴聚焦型微流控装置制备了400~700μm范围内粒径可控的双基球形发射药,并研究了两相流量比(Q_(c)/Q_(d))、芯片尺寸对其粒径和形貌的影响。通过扫描电镜、光学显微镜、密闭爆发器等测试方法,表征了样品形貌、粒径分布和定容燃烧性能。结果表明:随两相流量比(Q_(c)/Q_(d))减小,相同芯片下制备样品的中位粒径(D_(50))先增大后减小;随芯片的连续相或分散相通道内径增大,相同两相流量比下制备样品的D50依次增大。当分散相通道内径为0.85 mm,连续相通道内径为2.00 mm,两相流量比为200.00时,制备的样品单分散性好、表面光滑、内部密实、球形形状规则(平均球形度φ_(K)=0.949)且粒径分布窄(跨度span=0.09),其D50为539.94μm,平均颗粒密度ρ为1.601 g·cm^(-3)。密闭爆发器实验中,压力⁃时间曲线表明球形样品在2种装填密度(Δ_(1)=0.12 g·cm^(-3)、Δ_(2)=0.20 g·cm^(-3))下能稳定燃烧,动态活度⁃相对压力曲线符合密实球形药减面燃烧规律。

NC/DIANP/HATO发射药的制备及性能研究

采用示差扫描量热法和真空安定性法研究了HATO与NC/DIANP体系的相容性;根据组分理论生成焓,通过内能法计算了NC/DIANP/1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺发射药的理论能量示性数;首次制备了NC/DIANP/HATO发射药,并研究了发射药的微观结构、燃烧性能和热安定性。VST法结果显示,NC/DIANP/HATO体系相容,而DSC结果显示,混合体系中NC/DIANP、HATO热分解峰温均明显下降。基于HATO生成焓为446.6 kJ/mol计算,NC/DIANP/HATO发射药具有明显的高能低爆温特性。高低常温下,NC/DIANP/HATO发射药燃烧性能稳定,燃速压力指数约为1。NC/DIANP/HATO发射药实测火药力低于理论计算值,余容比NC/DIANP/RDX发射药大16%。NC/DIANP/HATO发射药90℃以下安定性较好,长贮性能还有待进一步研究。

基于微焦点CT技术的DAGR125发射药内部微结构分析

通过传统溶剂法制备了含25%RDX的DAGR125发射药,采用微焦点X射线断层扫描(μ-CT)技术和扫描电镜技术,研究了发射药内部微结构及形成原因,定量分析了微结构特征和分布。结果表明:发射药整体结构均匀密实,微观结构中仍存在大量均匀分布的微缺陷,与药体相比,其密度相对较低;微缺陷平均体积为0.575×10-3mm3,总体积比率为12.12%;微缺陷中可能存在微空隙,但尺寸极小,难以分辨;发射药内部结构由取向分布的NC区和海岛分布的富RDX区构成,微缺陷产生于富RDX区;发射药内部存在明显的气孔缺陷,尺寸相对较大,且主要分布于药柱轴向中心部位。本研究表明微焦点CT技术是研究高能异质发射药内部微结构的有效手段。

RDX和NGU对叠氮硝胺发射药动态燃烧稳定性的影响

以30 mm高压模拟炮为试验平台,以单基发射药为参照,研究了3种典型叠氮硝胺(DIANP)发射药的动态燃烧稳定性,分析了配方组成对DIANP发射药起始燃烧特征、膛内压力上升过程及膛内压力波动的影响,探讨了DIANP发射药配方组成与其起始燃烧特征、膛内压力上升特点和压力波强度的相互关系。结果表明,在DIANP发射药配方中添加质量分数30%的固体组分黑索今(RDX)或硝基胍(NGU),发射药膛内动态燃烧稳定性增加,膛压-时间曲线波动减小,膛压从30 MPa增至50 MPa所需的时间分别增加了92%和78%,起始负压差从-40.7 MPa降低至-4.44 MPa和-10.66 MPa。在DIANP发射药体系引入高含量的固体组分RDX或NGU,由于低压下RDX分解前熔融吸热,而NGU火药燃烧表面存在坚实熔融层,均可有效减小DIANP发射药起始燃气的生成速率,降低发射装药起始燃气生成猛度,缓减起始阶段膛内压力的上升,提高药床起始燃烧一致性,减小膛内压力波强度。

PA11／BaTiO3复合材料微型注塑加工中的充填行为

采用固相剪切碾磨技术制备了高填充聚酰胺11(PA11)/钛酸钡(BT)压电复合材料,首次用微型注塑机Micropower5实现其微型注塑加工。研究了微型注塑加工中注射压力和模腔压力的变化及复合体系在微型模腔中的充填过程,以及注塑条件和填料含量的影响。研究结果表明:PA11/BaTiO3复合材料具有优良的微型注塑加工性能,充模极快,充填时间小于10-3s;提高加工温度和注射速率均有利于熔体完全充填,而提高注射速率更为有效;BT质量分数大于30%时,熔体流动性和充填性能下降;BT质量分数高达80%时,仍能在复合体系中均匀分散,可在注塑温度为270℃和注射速率为400 mm/s时,实现对微型模腔的完全充填。

新型高能叠氮硝胺发射药高压燃烧稳定性研究

为了研究高能发射药膛内燃烧规律,通过半溶剂法制备了一种火药力高达1240J/g的新型高能叠氮硝胺发射药(ADR),采用高压密闭爆发器和30mm高压模拟试验装置,分别研究了不同温度下ADR发射药定容高压燃烧性能和装填密度、温度以及石墨光泽处理对ADR发射药膛内高压燃烧稳定性的影响。结果表明,不同温度条件下(-40、20和50℃)ADR发射药静态及动态燃烧性能稳定性良好,燃烧过程无异常;随着温度的增加,ADR发射药点火性能提高,增加了膛内燃烧稳定性;装填密度0.48~0.64g/cm^(3)范围内,随着装填密度的增加,ADR发射药膛内压力波强度逐渐增加,但增长幅度减小;对发射药进行石墨光泽处理,增加了ADR发射药起始缓燃效果,使不同温度下膛内压力波强度明显降低;与RGD7发射药相比,ADR发射药火药力较高,爆温较低,发射装药膛内高压燃烧稳定性相当,在高膛压环境中应用前景较好。

涂覆型电磁吸波复合材料的研究进展

通过对涂覆型吸波材料(吸波剂)的吸波性能评价方式入手,从材料的设计原理分析,分别对现有的几种吸波材料的研究现状进行了系统的综述,并且分析了其吸波机理,在此基础上为新型吸波材料的设计指明研究方向。

典型高能硝胺发射药的摩擦静电起电特性

为了研究高能硝胺发射药的摩擦静电起电特性,采用斜槽模拟高能硝胺发射药制造和使用过程中的摩擦行为,并利用法拉第筒测量了发射药摩擦后的静电带电量,系统研究了滑槽长度、接触介质、湿度、药体形貌以及配方组成对高能硝胺发射药摩擦静电起电特性的影响。结果表明,高能硝胺粒状发射药与不锈钢滑槽摩擦分离后带负电;环境湿度从28%增至68%,药粒静电积累量降低近50%;发射药静电积累量按接触介质排序为:不锈钢﹥导电橡胶﹥铝合金,均质叠氮硝胺发射药与接触介质的摩擦起电规律与高能硝胺发射药基本相同;药粒与滑槽接触面积越大,静电积累量越高;高固含量硝胺发射药药粒表面易产生RDX颗粒的剥离,与介质摩擦后静电积累量比均质叠氮硝胺发射药高35%;质量分数0.1%的石墨光泽可将高能硝胺发射药静电积累量降低至接近于0,而配方中添加质量分数0.75%的CNT,高能硝胺发射药静电积累量仅降低34%。

叠氮硝胺发射药的贮存性能研究

为研究叠氮硝胺发射药的贮存性能,采用热老化加速寿命试验预估发射药贮存寿命,通过理化性能试验、14.5mm机枪试验研究叠氮硝胺发射药长期贮存后的理化性能、内弹道性能。结果表明,采用热加速老化法预估叠氮硝胺发射药的安全存储寿命(常温30℃)为63a,与普通双基吸收药相比,具有更好的安定性;长贮23a以上的叠氮硝胺发射药理化性能、安定性、内弹道性能稳定。研究表明叠氮硝胺发射药可以满足弹药装药长期贮存使用要求。

一种新型大弧厚六翼星孔棒状发射药的燃烧特性

设计并制备了一种新型大弧厚六翼星孔棒状发射药,利用密闭爆发器研究了不同长径比(L/D=1,2,6)、不同端面封堵层厚度/发射药弧厚比(s/e_1=0,0.05,0.1)的星孔棒状发射药燃烧特性,并结合某大口径火炮进行了试验验证。结果表明,星孔棒状发射药燃烧稳定,呈平行层燃烧。长径比L/D由1增加至6时,燃烧渐增性因子Pr由0.285增加至0.447,增加了56.8%,而且最大压力点滞后。端面封堵发射药的L-B曲线显示了明显的降低起始燃烧活性和燃烧破孔特征。s/e_1由0增加至0.05、0.1时,星孔棒状发射药的起始气体生成量降低了约1/2,破孔时间介于燃烧10%~20%(已燃份数)发射药所需燃烧时间之间。选择合适封堵层厚度,可实现发射药燃气生成规律的可控调节。s/e_1由0增加至0.05、0.1时,最大膛压pm分别下降1.3%和3.5%,而离炮口32.5m处的弹丸初速分别提高0.28%和1.4%。

NC/Bu-NENA/RDX高固含量复合球形药的制备及性能研究

首次通过水相悬浮造粒法制备了硝化纤维素(NC)/N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)/1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX,40%,质量分数)复合球形药。采用扫描电镜、差示量热-热重、爆炸概率法、甲基紫法、密闭爆发器等方法,研究了NC/Bu-NENA/RDX复合球形药的微观结构、热分解性能、机械感度、热安定性和燃烧性能。结果表明:水相悬浮造粒法制备的NC/Bu-NENA/RDX复合球形药球形度高、结构致密、微观结构缺陷少;NC/Bu-NENA/RDX复合球形药热分解活化能为144.5kJ/mol,与NC/NG/RDX复合球形药相比,提高了5.1%,热稳定性增加;Bu-NENA替代NG后,复合球形药摩擦感度和撞击感度分别降低了57.8%和90.1%,热安定性提升了57.1%;燃烧性能方面,NC/Bu-NENA/RDX复合球形药起始缓燃,燃烧性能稳定。

叠氮硝胺对发射药枪口焰的影响

为研究1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)对发射药枪口焰的影响,以14.5mm弹道枪为实验平台,采用高速摄影仪测试了不同DIANP含量的发射药枪口火焰参数;分析了DIANP含量及装药质量对枪口焰面积(A)、最大直径(C)、平均直径(D_(mean))和积分光密度(IOD)的影响;分析了叠氮硝胺发射药枪口焰初始火焰、中间焰和二次焰的结构及持续过程。结果表明,在双基发射药中加入DIANP以后,火药力从1 170kJ/kg增至1 189kJ/kg,然后开始降低,发射药爆温基本呈线性降低;发射药爆温及燃烧气体产物组成共同影响枪口焰的形成,DIANP的加入增加了燃烧产物中可燃气体含量,但可以有效降低发射药的爆温;与无DIANP的双基发射药相比,添加DIANP可以降低发射药的枪口焰面积、最大直径、平均直径和积分光密度,当添加DIANP的质量分数为12.5%时,叠氮硝胺发射药样品无二次焰的产生,火焰持续时间为8ms,比传统双基药降低71%。

固体推进剂推进及毁伤技术研究进展

固体推进剂推进与毁伤一体化技术,可以在战略战术临时更改而导致推进剂未燃尽的情况下,通过起爆固体火箭发动机内的余药,达到提高导弹毁伤效果的目标,具有拓展导弹的战略用途、充分发挥导弹性能和高效利用高附加值资源的意义。目前,受国外的技术封锁,固体推进剂推进与毁伤一体化技术尚有关键技术亟待突破。首先,基于固体推进剂点火后的反应增长过程,提出了固体推进剂在燃烧时可控向爆轰状态转换是实现推进与毁伤一体化技术的关键,其中燃烧转爆轰机理和燃烧性能控制是重要支撑技术。然后,进一步阐述了能量性能控制对固体推进剂推进及毁伤性能的重要作用。最后,提出了采用可控起爆或发动机-战斗部一体化实现固体推进剂推进与毁伤一体化的设想。未来应加强复合含能材料燃烧与爆轰可控转换机理、可控起爆原理及控制方法、发动机-战斗部结构及装药一体化等的研究,以支撑固体推进剂推进与毁伤一体化技术的发展。