不同配比安全点火药B/KNO_3的研究

为研究可靠点燃主装药,性能稳定的B/KNO3点火药,对不同配比的B/KNO3进行配制并对其性能进行测试。不同配比B/KNO3在火焰感度、静电火花感度、撞击感度、摩擦感度4项外界刺激中,除了对撞击非常钝感之外,对其他3项外界刺激敏感。在不同比例的药中,以B/KNO3比例为50:50,粘结剂为X的药火焰感度最高,稳定性好;静电火花感度随B/KNO3中B比例提高而降低,摩擦感度随B/KNO3中B比例提高而提高,但当中B比例从40%提高到50%时,这两感度改变不多。分析得出B/KNO3比例为50:50,粘结剂为X的药满足对主装药点火可靠,稳定性好。

B/KNO_3燃烧性能参数计算

B/KNO3点火药具有燃烧热值高、点火能力强以及安全钝感等特点,在直列式点火系统中有较广泛的应用。对B/KNO3燃烧性能参数进行理论计算,有助于指导这类点火系统的设计。本文利用VLW状态方程和最小自由能原理对B/KNO3的燃烧性能参数进行了计算。计算前,采用最小二乘法对JNNAF热力学函数表中的有关数据进行拟合,得到了硼系氧化产物的标准焓和标准熵的温度函数系数。计算得到装填密度为0 31g/cm3的B/KNO3火药力、余容以及最大燃烧压力为2 14 5×10 5J/kg、4 4 7×10 - 4m3/kg和78 2 3MPa,分别与密闭爆发器实验值2 116×10 5J/kg、4 4 18×10 - 4m3/kg和76MPa接近。

B/KNO_(3)点火药装药的烤燃特性研究

为研究B/KNO_(3)点火药的热安全性,建立多点测温烤燃实验装置,对不同升温速率、不同装药密度条件下的B/KNO_(3)点火药装药进行多点测温烤燃实验,以获得点火药装药发生点火的准确时间与烤燃过程中不同监测点的温度历程。建立B/KNO_(3)点火药装药烤燃实验的数值计算模型并进行了数值模拟,计算中考虑了点火药的自热分解反应与相变吸热。通过与实验结果的对比,标定B/KNO_(3)点火药装药的热物性参数和反应动力学参数。研究结果表明:B/KNO_(3)点火药的指前因子为7.763×10^(13)s^(-1),活化能为2.0787×10^(5)J/mol;在点火药装药的烤燃过程中,随着升温速率的减小,点火延期时间逐渐增加,点火区域逐渐向中心移动,点火环境温度逐渐降低;在装药密度变化不太大的情况下,点火药的点火特征差别不大。

酚醛树脂对B/KNO_3点火药的激光点火特性的影响

用光声-光电测试法，EMS方法和DSC热分析方法研究酚醛树脂对B／KNO3点火药的激光点火特性的影响。研究结果表明，在一定的入射激光能量下，当有酚醛树脂时，B／KNO3体系点火药的点火延迟期缩短，光声信号也减小，酚醛树脂的作用在于抑制样品的能量和物质量向环境流失。样品表面激光烧蚀斑的电子显微照相表明有无酚醛树酯，药剂的烧蚀情况无明显的差异，激光在药剂表面形成多个点火中心。

石墨掺杂对B/KNO_3点火药的激光点火特性的影响

用光声检测的实验方法研究石墨掺杂对B／KNO3点火药的激光点火性能的影响。根据对光声谱的分析，指出了石墨掺入B／KNO3会略降低B／KNO3的激光吸收能力并且掺入量增加时，药剂的光吸收能力会有所改善。石墨掺杂会增长B／KNO3的激光点火延迟期，这一规律与石墨掺杂对B／KNO3的吸光性能的影响规律一致。

B/KNO_(3)激光感度和点火延迟时间试验研究

为对比3种配方的B/KNO_(3)的激光点火性能,搭建激光点火系统进行了B/KNO_(3)激光感度和点火延迟时间试验研究。结果表明:w_(B)∶w_(KNO_(3))∶w_(粘合剂)=23.7∶70.7∶5.6、w_(B)∶w_(KNO_(3))=33∶67和w_(B)∶w_(KNO_(3))=15∶85的B/KNO_(3)的50%发火功率分别为198mW、181mW和288mW,标准偏差分别为29.42、48.53和78.77;点火延迟时间分别为2.85ms、4.38ms和37.20ms,标准偏差分别为0.59、1.13和17.51。w_(B)∶w_(KNO_(3))∶w_(粘合剂)=23.7∶70.7∶5.6的B/KNO_(3)最适合作为激光点火药剂,w_(B)∶w_(KNO_(3))=33∶67的B/KNO_(3)较适合,而w_(B)∶w_(KNO_(3))=15∶85的B/KNO_(3)不适合作为激光点火药剂。

B/KNO_(3)点火药低压燃速规律研究

为了研究B/KNO_(3)点火药在低压下的燃速规律,制备了B/KNO_(3)点火药,并测试了B/KNO_(3)点火药在不同低压环境、不同初始温度条件下的燃速规律。结果表明:低压环境下,B/KNO_(3)点火药的燃速随着环境压力下降呈线性减小;同一环境压力下,随着初始温度升高,B/KNO_(3)点火药的燃速缓慢增大;环境压力比初始温度对B/KNO_(3)点火药燃速的影响更大。

黏结剂对B/KNO_(3)微笔直写样品成型效果及燃烧性能的影响

为了设计点火燃烧性能良好且兼容微笔直写工艺的B/KNO_(3)(BPN)点火药配方,分别以聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯⁃三氟氯乙烯(F_(2311))、聚偏氟乙烯⁃六氟丙烯(F_(2602))、聚偏氟乙烯⁃六氟丙烯⁃四氟乙烯(F_(2461))、乙基纤维素(EC)、硝化纤维素(NC)、PVDF/NC为黏结剂,设计和制备了7种BPN基点火药油墨,并采用微笔直写装药工艺直写成型,考察了黏结剂种类对样品成型效果、点火燃烧特性和热分解特性的影响。结果表明,黏结剂组分的变化会导致BPN油墨的稠度指数表现一定的差异性,其稠度指数顺序为EC/B/KNO_(3)>PVDF/B/KNO_(3)>PVDF/NC/B/KNO_(3)>NC/B/KNO_(3)>F_(2311)/B/KNO_(3)>F_(2602)/B/KNO_(3)>F_(2461)/B/KNO_(3),且不同稠度指数的油墨最终呈现不同的成型效果,直写样品截面矩形度的变化趋势与稠度指数一致;氟橡胶为黏结剂的BPN具有较高的燃速和较短的点火延迟,且氟橡胶H含量越高,样品线性燃速越快,不同黏结剂的BPN线性燃速顺序为:PVDF/B/KNO_(3)>F_(2602)/B/KNO_(3)>PVDF/NC/B/KNO_(3)>NC/B/KNO_(3)>F_(2461)/B/KNO_(3)>F_(2311)/B/KNO_(3)>EC/B/KNO_(3),纤维素黏结剂在减少点火延迟上没有突出贡献;添加氟橡胶可以使BPN起始反应温度降低约145℃,NC可以使BPN主反应的起始反应温度降低45℃,而EC的添加仅可以使BPN主反应的起始反应温度降低约5℃。

冲击片点火技术探讨

用冲击片技术对 B/KNO3钝感点火药的点火及影响因素进行了探讨。试验结果表明 ,用冲击片点燃 B/KNO3钝感点火药是可行的。

一种带约束管的爆炸箔点火器的结构设计

为降低X型爆炸箔点火器的发火电压,提高点火可靠性,设计了一种带约束管的爆炸箔点火器。它由壳体、约束管、点火药、盖片和堵盖等组成,外径为18.00 mm,高度为25.00 mm;输入点火药选用爆发点较低的热敏感型B/KNO_(3)点火药,装药密度为(1.45±0.05)g/cm^(3),装药量为(0.13±0.05)g;输出点火药选择许用B/KNO_(3)点火药,装药密度为(1.75±0.05)g/cm^(3),装药量为(0.62±0.05)g;输入装药约束管外径为5.00 mm,高度为4.50 mm,厚度为0.50 mm;输出装药约束管外径为8.00 mm,高度为7.00 mm,厚度为0.50 mm。并对爆炸箔点火器进行结构强度仿真和主要性能测试。结果表明:点火器在点火过程受到的最大应力约为54.513 MPa,最大应变约为3.6993×10^(-4);输出压力为17.90 MPa;50%发火电压为672 V。满足了使用要求。

激光等离子体和烧蚀对含能材料的激光点火过程的影响

通过测试激光点火的延迟时间、等离子体电荷通量和等离子体对激光的吸收能力,研究了激光等离子体和烧蚀对激光点火过程的影响。实验采用的含能材料为B/KNO3(m(B)∶m(KNO3)=40∶60),外加5%的酚醛树脂,激光器为脉冲宽度为680μs的Nd∶YAG固体激光器。实验结果表明等离子体密度随激光能量的提高而增大,而且激光等离子体的电荷通量大于燃烧流的电荷通量。当激光能量密度低于某一临界值时,点火延迟时间随激光能量密度的提高而线性变短,然而激光能量密度超过该临界值后,激光点火延迟时间保持恒定。在实验条件下,激光等离子体几乎不吸收入射的激光能量,但是点火延迟时间的变化规律表明了烧蚀会阻碍激光能量向含能材料注入。