铝粉形态学特征对Al/KClO_4燃烧性能的影响

铝粉形态学特征是影响含铝点火药燃烧性能的关键因素。采用差示扫描量热法研究了不同形貌和粒度的铝粉在Al/KClO4点火药体系的热分解行为及燃烧反应机理,得到了体系晶形转化、熔化、界面液相反应、气相氧化4个阶段的热分解反应方程式;从热分解温度、燃烧热、燃烧速度3个方面,分析了铝粉形态学特征对点火药燃烧性能的影响,得到了体系热分解动力学规律。结果表明:Al/KClO4体系的燃烧控制反应是原子化铝与熔融态KClO4发生的界面氧化反应,铝粉形态学特征对点火药燃烧效应影响的实质是由粒度和形貌引起的表面束缚能变化:铝粉比表面积大、表面缺陷多,导致表面束缚能低,宏观上表现为热分解温度低,燃烧速度快,热效应强。

密闭爆发器中Al/KClO_4点火器的输出性能研究

Al/KClO_4点火器的输出性能是火工分离装置总体设计的关键参数。为了更准确地描述Al/KClO_4点火器的输出性能,通过修正经典内弹道方程组假设,引入火药力修正系数,建立了改进Al/KClO_4内弹道分析模型。编写Matlab数值求解算法,计算了密闭爆发器内Al/KClO_4点火器压力峰值、压力上升时间和单位面积冲量等参数,结合实验分析了这些参数随药量和空腔容积的变化规律,计算结果与实验结果吻合较好。研究表明,Al/KClO_4点火器产生的压力峰值随药量的增加而增大,随空腔容积的增加而减小,在小容腔(<5 m L)范围内,空腔容积增加1倍,压力峰值下降约40%.

Mg-Al/NC高能点火药的制备及性能研究

为提高点火药的点火能力,降低其吸湿性,采用Mg-Al合金粉为可燃剂,高氯酸钾(KClO4)为氧化剂,硝化棉(NC)为燃烧性能调节剂,制备了Mg-Al/NC高能点火药,并对其性能进行分析。研究结果表明:Mg-Al合金粉、NC可较大程度提高点火药的点火能力,Mg-Al/NC高能点火药与黑火药相比爆热增加约100%,比容增加约30%,固体残渣率增加约30%,火焰感度、撞击感度和摩擦感度有所下降,吸湿性降低。

Y型点火结构瞬态燃气压力的数值模拟

为研究航天火工装置Y型点火结构中Al/KClO4燃气压力分布特性,采用计算流体力学(CFD)方法对Al/KClO4作用下Y型点火结构的燃气压力进行了数值仿真研究,揭示了做功容腔瞬态压力分布规律,获得了点火方式、输入压力和结构尺寸对燃气压力分布的影响。研究表明:CFD仿真分析结果与试验吻合良好;双点火器对做功容腔处压力的贡献与输入压力有关,输入压力较高时压力峰值约为单点火器的1.9倍;Y型通道直径越小,做功容腔处压力越高,但Y型通道直径过小将引起做功容腔内压力分布不均匀。本研究对Y型点火结构优化设计具有一定的指导意义。