顺序凝固工艺对大长径比装药缩松的影响研究

针对顺序凝固工艺对大长径比装药易形成缩松的问题,分别以受控生长期、自由凝固期的相界面形貌特征参数为中间量,建立了工艺参数到缩松体积的4层关联路径,选择TNT/RDX(33.8/65)炸药、长径比5∶1的装药模具,进行了正交仿真、极差分析以及Spearman相关系数计算,结果表明,降低水温、入水速度以及提高环境换热系数可提高受控生长期的相界面高度、开口角,从而降低自由凝固期的凝固区间最大厚度,最终减少缩松体积;工艺参数影响强弱为:水温、入水速度、环境换热系数;降低入水速度、提高环境换热系数可减少对低水温的依赖。本研究探明了顺序凝固工艺参数对大长径比装药相界面演化及缩松的影响机理,可为相关工艺设计提供理论支撑。

紧密堆积优化炸药粒度级配技术研究

以Dinger-Funk模型和可压缩堆积模型为基础,对炸药进行颗粒级配和堆积密实度的计算;并以黑索今炸药进行实验,验证了计算结果的准确性,探讨了炸药体系中细颗粒添加量对堆积密实度的影响。结果表明,经过粒度级配可以实现炸药粒度分布的优化,用可压缩堆积模型可以很好地预测炸药的堆积密实。在满足紧密堆积——Dinger-Funk粒度分布模型条件下,级配后的堆积密实度度提高了16%;只增细颗粒时,堆积密实度与原材料的粒度分布相关联。

邻氯苯亚甲基丙二腈的热分解性能研究

邻氯苯亚甲基丙二腈（CS）作为催泪剂在各国反恐防暴装备中得到了广泛应用。实际使用时,燃烧和爆炸驱动分散CS形成气溶胶的同时会导致其分解。为提高CS的利用效率,有必要研究其热稳定性和热分解性能。本工作应用热重分析与差示扫描量热法（TGA/DSC）研究CS在不同升温速率时产生的热失重和热效应现象,并与傅里叶变换红外光谱法（FTIR）联用对逸出气体进行分析;用热裂解与气相色谱-质谱（PY-GC/MS）技术研究CS在350~650℃的热分解性能。实验发现：CS在96℃附近熔融;310℃附近沸腾;450~550℃之间发生首次热分解,热分解产物与温度有着密切关系,550℃的分解产物有4种;650℃的热分解程度加深,分解产物多达10种。因此,建议CS与烟火剂混合使用时,烟火剂的燃烧温度以不超过450℃为宜。

装药密度的工业计算机断层成像定量测量方法研究

针对中大口径弹药装药密度无损检测中壳体边缘效应的影响,提出采用建模修正和去壳修正两种方法,优化现有的密度对比法模型。对比两种修正方法的测量结果表明,对于钢制壳体弹药装药密度检测,去壳修正法的测量精度要优于建模修正法。研究内容对弹药装药局部密度的工业计算机断层成像检测具有一定指导意义。

爆炸抛撒过程的研究进展

爆炸抛撒指含能材料爆炸产生的瞬时高压对周围介质产生驱动作用的过程,这种驱动方式在军事和民用工程中获得了广泛应用。整理了国内外涉及爆炸抛撒武器的研究资料,详细分析了爆炸抛撒在化学武器、FAE、灭火弹药、金属颗粒流毁伤元中的应用,从理论分析、数值仿真和试验研究等方面对爆炸抛撒过程的研究进行了综述,系统总结了爆炸抛撒过程中云雾范围、颗粒速度、尺寸、浓度和温度效应等主要参数的研究进展,归纳了各参数规律性的表现,提出了今后应该重点解决的问题和研究方向。

同分异构效应的^(14)N核四极共振研究

为探究同分异构现象对含氮化合物的^(14) N核四极共振(NQR)特征的影响,基于核四极共振基本原理和杂化轨道价键理论,以烟酸和异烟酸这两种互为同分异构体的羧基吡啶为研究对象,从共振频谱、特征参数和杂化效应3个方面,对分子结构异同所导致的^(14) N NQR特征异同进行了研究。通过试验结果的对比分析,发现分子结构的异同使^(14) N NQR特征呈现许多异同,具体表现为:就共振频谱而言,相似性主要体现于频谱形状,而差异性则主要体现于低频频谱的共振频率;就特征参数而言,相似性主要体现于四极耦合常数,而差异性则主要体现于不对称参数;就杂化效应而言,相似性主要体现于杂化形式,而差异性则主要体现于轨道占据。

组分迁移特性表征方法的探索

通过研究水、乙醇和卡托辛在HTPB和PEG-TPU 2种材料中的渗透汽化通量,分析了这一参量和组分扩散特性之间的关系,并对其作为组分迁移特性表征方法的可能性进行了探讨。初步研究表明,不同组分在HTPB-1衬层中的渗透通量各不相同,渗透通量依次为乙醇>水>卡托辛,但渗透通量都随测试温度的提高而增加。水在PEG-TPU中的渗透通量远大于HTPB中的渗透通量,据此可为衬层材料的选择提供一定参考。

基于维纳滤波的装药孔隙工业CT图像恢复方法

为减轻装药孔隙工业CT检测成像过程中图像退化、噪声造成的孔隙特征对比度降低、边缘模糊等问题,研究了基于维纳滤波并结合图像自身特征的恢复方法。首先,对原始重建图像采用多图像平均法降低噪声影响;并选择样本区估计剩余噪声参数。然后,结合装药与钢壳过度边缘,运用刀刃法原理估计出系统的退化函数;并对其采用高斯拟合校正。最后,利用估计出的噪声参数和拟合后的退化函数,采用维纳滤波对图像进行恢复。结果表明,恢复后的装药断层图像细节清晰、孔隙边缘轮廓明确,φ2 mm模拟孔隙清晰可见。

基于Fluent的PBX炸药混合数值模拟

为分析炸药在捏合过程中的流动特性,应用基于计算多相流动力学理论中欧拉-欧拉方法的混合多相流模型,采用多面体网格技术、标准k—ε湍流模型和压力速度耦合的SIMPLEC算法,对捏合机内部进行3维定常湍流场的数值模拟。利用商业CFD求解器ANSYS Fluent,获得了桨叶在转速50、60、70、80和90 r/min的工况下,捏合机内部速度、压力的变化规律。结果表明:该模拟算法对揭示捏合机内部流场的变化规律、装药工艺安全性的机理研究具有重要意义,具有较高的工程应用价值。

CNC系统中NURBS插补算法的刀补研究与仿真

介绍了NURBS曲线仿射不变性的数学特性,实现了NURBS曲线的刀具半径补偿功能;给出了实现刀补功能的原理,论述了NURBS曲线与直线、圆弧刀补的区别与联系;基于递推法实现任意次NURBS插补算法的基础上,列出了NURBS的刀补实现程序框图,并在C++Builder开发环境下实现了动态仿真,从而验证了算法的可行性,并为在CNC系统中NURBS曲线插补算法提供依据。

欧洲某硝化纤维素连续化制备工艺研究

为提高硝化纤维素的生产效率与安全性,分析俄罗斯企业连续化制备工艺。从原材料、工艺线改造、配套装置的改进以及安全性分析等方面,对以喀山火炸药兵工厂为代表的新型硝化纤维素自动化生产线进行介绍。结果表明:经历改造后该生产线使劳动生产率提高了10%~15%,提升了安全生产,为我国火炸药行业自动化生产线及包装工艺线的升级改造提供了参考。

高氯酸铵基复盐的制备与表征

为提高高氯酸盐(MxClO4)应用后的机械性能和热分解性能,用微乳液-水热结合法制备AP基复盐Mx(NH4)1-x ClO4,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征Mx(NH4)1-x Cl O4的微观形貌和晶体结构,并采用差示扫描量热法(DSC)研究原料和产物的热分解性能。结果表明:通过工艺参数控制,2种氧化剂在分子间被均匀混合。所得高品质复盐晶体呈多面体形态,表面光滑、完整。晶体结构致密,晶形一致性好。高品质复盐晶体属正交晶系,有高的对称性。平均晶格常数为a=9.878 9,b=6.758 6,c=7.118 8。复盐在热分解过程中出现连续放热峰,有好的热分解性能。MxClO4在复盐分解过程中起晶型稳定剂和催化剂作用,2种原材料发生了相互反应。

基于ProCAST的熔铸装药顺序凝固工艺边界建模方法研究

目前基于ProCAST的熔铸装药顺序凝固工艺仿真研究中工艺边界建模方法操作繁琐、庞杂等,构建了一种基于移动边界的顺序凝固工艺边界建模方法。利用Translate_(x)功能,自动实弹体模具与冷却液面的相对运动以及模具外壁换热对象的转换,大幅度降低建模工作量。仿真测试表明:该方法能够对顺序凝固工艺温度场、缩孔等进行准确模拟与预测;该方法中所建立的筒状水浴模型壁厚对仿真结果影响小,不同壁厚筒状水浴模型仿真结果最大时间偏差为360 s,仅占总体工艺时间3%左右,可通过缩小壁厚尺寸,减少该模型的额外计算量。

基于常规弹药生产设计安全技术

针对常规弹药生产特点,通过对近年来国内外常规弹药的设计安全技术进行分析,着重对不敏感弹药的设计安全技术、引信的设计安全技术和战斗部的设计安全技术等3方面进行梳理,总结出我国常规弹药设计安全技术的未来发展方向。该研究对我国常规弹药安全技术水平的提升具有参考意义。

固体发动机药剂倒空技术

为解决废旧弹药处理中自动化程度低、能耗高、安全系数低的问题,对固体发动机药剂倒空技术进行研究。对国外主流的弹药自动拆分技术进行介绍,采用铣削技术对发动机进行清理,使用高压射流将残留物清除,提出一种含能材料自动切削和高压水射流冲洗相结合的捣药方式,使壳体可以回收利用。应用结果表明:该方法提高了拆分捣药效率,降低了环境污染,确保了壳体的再次利用,有一定的实用参考价值。

炸药熔铸装药成型质量监测技术研究进展

熔铸炸药是当今世界各国在军事上应用最广泛的一类炸药,对熔铸装药成型质量进行监测具有重要意义。目前国内外主要把炸药检测的研究重点放在成型体,对成型过程监测研究报道较少。通过对炸药熔铸装药工艺研究进展进行概述,分析了影响熔铸装药成型质量的因素,并从直接和间接检测方法2个方面综述了现有监测技术在熔铸装药质量监测方面的应用,展望了熔铸装药成型质量监测研究的方向,提出光纤布拉格光栅法在炸药熔铸装药过程监测中具有较好的应用前景。

熔注炸药低比压顺序凝固界面生长规律研究

采用低比压顺序凝固装药技术,进行改B熔注炸药装药研究,建立熔注装药热传导有限元模型,模拟改B炸药凝固过程,预测炸药凝固界面变化、生长;通过实验得到改B炸药凝固成型时的温度场随时间的变化情况,动态研究炸药内部温度场及其变化规律,得到改B炸药低比压顺序凝固界面移动速度和生长规律,其结果与模拟结果吻合。

炸药共晶工程自动化的几种方法

为批量生产高能量、低感度炸药,对炸药共晶工程自动化的几种方法进行研究。介绍2种快速且可放大的炸药共晶方法及其目前应用情况,结合实际生产情况,分别对喷雾干燥法和研磨法进行工程化制备流程设计。结果表明,2种方法均有一定的实际应用价值。

基于ProCAST的PBX多腔捏合机传热过程仿真模拟与设计

为实现某新型PBX捏合机的温度分区控制目的,采用有限元模拟软件ProCAST对其传热效果进行仿真模拟研究,探索其控温系统结构对PBX平衡温度分布的影响。结果表明:初始结构下捏合机的恒温控制结构及分布不合理,造成中间腔室内的平衡温度分布不均匀,温度较较低,温差较大;改进后的捏合机中间腔室内的温度接近理想温度,平衡温度分布均匀,过渡区温度梯度大,梯度方向垂直于中心水平线,整个捏合机在水平方向上的温度能实现从50℃到60℃再到50℃的温度分区。

DNAN基熔铸装药榴弹跌落冲击特性与安全性分析

为研究DNAN(2,4-二硝基苯甲醚)基熔铸炸药跌落过程的力学响应,设计了含模拟装药的榴弹跌落试验,应用力传感器测试系统分析了弹体跌落的冲击响应特性。同时,基于有限元方法模拟了DNAN基熔铸装药弹体在不同工况下的跌落过程,得到了DNAN基熔铸炸药受到的应力载荷及冲击加速度过载变化规律。结果表明:通过试验与仿真对比,验证了有限元模拟弹药跌落的可行性;DNAN基熔铸炸药受到的冲击载荷在传递过程中呈现出递减的趋势,作用时间在1~2 ms之间;弹体装药冲击载荷峰值随跌落高度与角度的增加而变大,作用时间近似相同;DNAN基熔铸炸药升温随着跌落高度的增加而增大,整体升温幅度为2.3~5.8℃。仿真结果可为DNAN基熔铸装药榴弹跌落安全性设计提供依据。