一种三基药的等离子体点火实验研究

为探索等离子体对三基药的作用机理,用X射线能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)分析了三基药等离子体点火试验后的火药试样。结果表明,等离子体与三基药作用时首先发生局部物理化学反应,使其表层产生许多孔洞,改变了常规点火方式中火药表层先发生熔化的模式;同时等离子体射流的冲击作用使得火药表层产生了缝隙,增加了点传火通道,可相应增大点火和燃烧面积。

三基发射药热烧蚀特性及变化规律

为了研究三基发射药热烧蚀特性及变化规律,制备了组分含量不同的多种三基发射药,采用半密闭爆发器模拟烧蚀试验方法测定发射药样品的烧蚀性,分析了发射药高能组分含量、增塑剂含量对发射药爆温的影响规律,以及发射药爆温对烧蚀特性的影响规律。结果表明,环三亚甲基三硝胺(RDX)、硝基胍(NQ)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)含量改变会引起发射药爆温的变化,进而影响烧蚀性能。RDX含量增加1%,爆温增加0.59%,发射药烧蚀率增加1.23%;与未加入RDX相比,加入2%RDX的发射药烧蚀率增加23.38%;NQ含量增加1%,爆温降低0.23%,发射药烧蚀率降低0.56%;DOP含量增加1%,爆温降低2.99%,发射药烧蚀率降低7.01%。针对爆温在2600~3100 K的范围内的三基发射药,建立了质量烧蚀率与爆温的指数关系式,并分别给出了RDX、NQ、DOP体系的特征系数,为0.106、0.101、0.163。

表面微孔结构三基发射药的性能

为了调节发射药的燃气释放规律,采用溶解法制备了表面微孔结构三基发射药,利用扫描电镜观察了发射药样品的微观结构;通过密闭爆发器试验研究了其静态燃烧性能;用材料试验机及冲击试验测定了其力学性能;以155 mm火炮研究了发射药的内弹道性能。研究结果表明,与原药相比,表面微孔结构三基发射药燃烧压力上升快,常温下燃烧结束时间缩短3.2 ms;初始动态活度值高,燃烧渐增性比原药低;在点火燃烧初始阶段表观燃速变大,后期燃速与原药基本一致;表面微孔结构三基发射药的力学性能有较小幅度的降低,其中,常温下降低幅度最大,抗压强度和抗冲击强度分别降低了2.98 MPa和0.35 kJ·m-2;减装药炮口初速提高13.9 m·s-1、全装药炮口初速提高15.0 m·s-1,膛压均有不同程度降低。

钝感三基发射药的燃烧性能

针对含水溶性组份硝基胍(NGu)的三基发射药,采用水相搅拌工艺制备出钝感发射药样品,进行了高分子钝感技术研究。通过扫描电镜研究了加入饱和剂和未加入饱和剂的两种钝感发射药样品的表面状态。结果表明,与未加入饱和剂的钝感工艺相比较,采用添加饱和剂的钝感工艺制得的发射药表面结构致密。采用可控点火参量模拟装置进行点火试验;在药室容积100cm3,装填密度0.2g.cm-3,点火压力10MPa的条件下进行了密闭爆发器试验;选用14.5mm弹道枪进行了内弹道试验。结果表明,钝感处理后的发射药样品点火延迟时间(6.86,5.72ms)延长,燃烧渐增性能增强,内弹道性能提高,且添加饱和剂的发射药性能比未添加饱和剂的优良。

三基包覆药中二氧化钛迁移行为的研究

采用ＩＣＰ－ＡＥＳ法，测定了三基包覆药中阻燃剂组分二氧化钛在不同温度和不同时间条件下，向火药基体的迁移，得到了ＴｉＯ２的浓度分布函数，导出了迁移量随老化时间和老化温度而变化的函数关系，并就ＴｉＯ２迁移对包覆火药的贮存寿命的影响作了讨论。进一步得到包覆火药与火药基体具有相同贮存寿命和弹道寿命的结论。

三基发射药M32和SD的热安全性

借助不同升温速率（β）下，三基发射药M32和SD的非等温DSC曲线的onset温度（Te）和最大峰温（Tp），利用Kissinger法和Ozawa法求得的热分解反应活化能（EK和EO）和指前因子（AK），标准方法GJB 772A-97-406.1，401.2和409.1确定的比热容（Cp）、密度（ρ）和热导率（λ），以及分解热（Qd，取爆热之半）数据，由Zhang-Hu-Xie-Li公式、Smith方程和Wang-Du公式求得了三基发射药M32和SD在β→0时的Te和Tp值（Te0和Tp0）、热点火温度（TTIT）、绝热至爆时间（tTIad）、半径为0.05 m的圆柱和球状三基发射药M32和SD装药被373 K环境包围的热感度概率密度函数S（T）与温度（T）的关系曲线、S（T）-T曲线峰值温度（TS（T）max）及热安全度（Sd）和热爆炸临界环境温度（Tacr）。结果表明，三基发射药SD的热安全性优于M32，绝热分解至爆炸的加速趋势为：后者小于前者。

三基发射药单螺杆压伸模具流场仿真及实验验证

为了实现三基发射药生产工艺中的连续化压伸,同时避免模具内部螺旋状流道造成的三基发射药成型的质量和安全问题,应用ANSYS软件模拟了发射药物料在模具内的挤压过程及模针的受力情况。分析了收缩角、出料方向和模具结构对物料在模具中的温度、模具壁面压力、模针表面受力和物料出料速度分布的影响规律,并通过实验进行了验证。结果表明:模具收缩角越大,模具内压力越大,物料温度也越高,且越容易形成热点,同时模针外表面受到的挤压力和摩擦力也越大,模针越容易出现变形和断裂;竖直挤出过程中,模具壁面压力及模针受力均远大于水平挤出中的相应参数,且容易造成挤出后物料的弯曲;增加多孔板有利于物料在挤出模具中的整流和取向,大幅减少物料的径向流动,降低模针在挤出过程中的受力,且成型质量更好。

三基发射药生产过程中气态硝化甘油的销爆研究

针对三基药生产过程中因含有微量(0.02～4.83 mg·kg^(-1))硝化甘油(NG)导致气态有机溶剂难以回收的现状,采用吸收?分解联用法,通过喷淋液,吸收、化学分解NG。结果表明,氢氧化钠水溶液、氢氧化钠醇溶液以及硫化钠水溶液均可作为喷淋液使用,且销爆性能与温度及溶液浓度呈正相关关系。以气态NG初始浓度5 mg·kg^(-1)为例,当氢氧化钠水溶液浓度2.0%,体系温度50℃,气液接触时间20 s,液气比0.16 L·m^(-3)时,气态NG去除率达到99.92%。

三基发射药干燥过程总挥含量的快速检测方法

采用近红外光谱法快速测定了三基发射药干燥过程的总挥(醇酮溶剂)含量;通过对比三基发射药药粒样品及总挥的光谱图特点,确定了总挥最佳建模光谱范围;对三基发射药样品的光谱图进行预处理,对比了不同光谱预处理方法的效果,最终确定了最佳光谱预处理方法;采用偏最小二乘法建立了三基发射药样品总挥的校正模型,最终选择总挥建模的最佳主因子数为8,并对模型的预测能力进行了验证。结果表明,确定的最优建模光谱区间为5700~6100cm-1,最佳光谱预处理方法为一阶导数+SNV的组合,总挥含量模型的校正决定系数(RC2)为0.9703,校正均方根误差(RMSEC)为0.1497;预测决定系数(RP2)为0.9628,预测均方根误差(RMSEP)为0.1879;验证集标准偏差与预测标准偏差的比值(RPD)为6.7;将该模型应用到三基发射药干燥过程总挥含量的检测,预测平均偏差为0.025%,建立的总挥模型具有较好的预测性和重复性,在60s内可实现三基发射药干燥过程总挥含量的准确检测。

三基发射药半溶剂法间断捏合加料方式对工艺及成品性能的影响

对三基发射药半溶剂法间断捏合不同加料方式的工艺稳定性、力学性能及显微结构电镜(SEM)照片进行了研究,结果表明:加入固体填料硝基胍(NQ)和溶剂,使NQ被溶剂均匀、充分润湿后再加入粘结剂双基药片的加料方式工艺最稳定,其力学性能、显微结构最佳,同时分析了捏合过程工艺不稳定及成品性能较差的原因。

工艺技术对三基发射药结构和力学性能的影响

通过正交设计试验方法，分析了胶化工序不同工艺技术条件对三基发射药的结构及力学性能的影响，提出了胶化温度是主要因素，而胶化工艺技术条件对三基发射药密度影响不大。

环境湿度对三基发射药热分解的影响研究

为了探求环境湿度对三基发射药热分解的影响规律,人工模拟实验了不同的环境湿度条件,并用微热量仪对该发射药进行等速升温实验,获得了不同湿度条件下的热流曲线。对实验结果进行处理与分析后,分别得出了反应热、开始加速分解的温度、峰形与湿度间的变化规律。

炮药断裂韧性初探

高膛压炮的问世,对炮药的力学性能提出了更高的要求。本文根据炮药的性质、加工和使用的特点,探讨炮药断裂韧性的测定。

浅淡新型高能发射药生产过程中的安全问题及对策

一般单、双基发射药的生产,在我国已有近百年的历史了。经过无数次血的教训,人们用鲜血和生命总结并积累了丰富的安全生产经验,这些极其珍贵的经验。

发射药柔性制造技术的安全性研究——初步危险性分析PHA

发射药的柔性制造技术,是火药工业的一项高新工艺技术。它对火药行业具有广阔的应用前景。国内现有的火药生产线,都是单一用途的专用生产线。单基药、双基药和三基药的生产线,彼此不能通用,柔性极低。近年来由于军品任务锐减,众多的生产线开工率不足10%,造成了大量设备闲置,人力物力浪费。

发射药制造工艺的成分误差分析

从发射药配方研究角度分析了三基药工艺过程中误差产生的原因，计算出最终各组分的最大相对误差值，提出了更好地控制发射药配方成分含量准确度的方法。

硝酸异丙酯对三基发射药的燃烧性能影响

为研究硝酸异丙酯对三基发射药燃烧性能的影响,利用密闭爆发器测试了三基药在混合了硝酸异丙酯环境中的燃烧性能。测得了发射药的压力曲线和微分曲线,确定了最大压力和燃烧时间,计算得到了气体生成猛度、压力全冲量、火药已燃百分数、火药力和余容等参数以及燃烧速度定律。通过研究发现:硝酸异丙酯会使三基药的燃烧时间延长、燃烧速度减慢、燃烧速度系数减小、压力指数增大。

密闭爆发器实验过程中的热散失修正研究

针对密闭爆发器实验过程中压力迅速变化的特点,提出考虑压力因素的热流密度方程,建立密闭爆发器实验中内壁传热的一维半无限大传热模型,推导出实验过程中的传热表达式,并使用该模型对双芳-3(SF-3)、太根(TG)及含黑索今5%(TD-15)和含黑索今30%(TD-30)的三基发射药密闭爆发器实验结果进行了实例验证。结果显示该模型修正出的总热散失与理论值的误差在10%以内,对双芳-3发射药修正得到的燃速压力指数(0.9864)接近该发射药的期望值(1)。

大口径火炮发射过程炮架振动的主动抑制技术

为了主动抑制大口径火炮发射过程中的炮架振动,提出了一种基于炮架振动加速度测试的炮架振动评价方法;分析了影响火炮发射过程中炮架振动的发射药及装药因素,开展了发射过程炮架振动试验研究,在此基础上提出了一种三基发射药及装药方案,并通过试验与单基药装药方案进行了对比。结果表明,采用三基药装药方案使炮架振动加速度降低了22.1%,炮口无二次火焰;炮架振动评价方法能够有效评价火炮发射振动特性量值;控制装药膛压特性是降低炮架振动的关键技术途径;消除装药炮口二次火焰有利于显著降低炮架振动。

预压机设计初探

在三基药生产过程中,我厂的工艺是在胶化后,使胶化药直接进入压伸机,在压伸机中进行预压过滤,然后进行二次压伸成型。由于药料胶化不良或料块过大,中间难免夹有空气,在预压过滤时,就容易发生气爆或爆燃事故。在1988年的生产中,我厂就曾发生过这种事故数起。为了改进胶化药料的胶化程度,除去夹在料块中的空气,笔者认为应增加一道工序——预压操作。先把胶化药料预压成密实的柱状物,然后再进入压伸机进行一次成型。