“三明治”片状发射药形状函数及燃烧性能计算

根据"三明治"片状发射药的结构特征和燃烧过程,建立发射药燃烧物理模型,采用理论计算模拟的方法,对"三明治"片状发射药不同形状条件下计算所得的Ψ-Ζ、σ-Ζ和Γ-Ψ曲线特征进行了比较。通过调节"三明治"片状发射药形状尺寸参数,可改善药片燃烧渐增性,随内外层燃速比的增大,猛度阶跃程度增大,当片状发射药内外层燃速比为4,缓燃层厚度与燃烧弧厚之比为0. 2时,燃烧渐增性较优;当形状尺寸参数相同时,侧面不封端发射药相对燃烧质量分数始终比侧面封端发射药大,侧面封端发射药起始膛压较低且能量释放率高;侧面封端发射药气体生成猛度阶跃程度约为侧面不封端发射药的1. 5倍。

方片状变燃速发射药燃气生成规律理论分析

为建立方片状变燃速发射药气体生成猛度Γ与已燃发射药质量分数Ψ的理论表达式,对影响其燃气生成的因素进行理论分析。在几何燃烧定律的条件下,以初始尺寸及内外层燃速比k、密度比y为基本参量,分别建立了方片状变燃速发射药的Ψ-z与Γ-z表达式。通过理论计算,讨论了方片状变燃速发射药的宽厚比β、内外层燃速比k、密度比y以及外层与总弧厚比δ对燃气生成规律的影响。计算表明,适当调节发射药宽厚比δ、内外层燃速比k、密度比y以及外层与总弧厚比δ时,可控制方片状变燃速发射药的能量释放规律。当内外层燃速比增加3倍,气体生成猛度最大值增加约2.6倍。

片状变燃速发射药燃烧性能的数值计算

为研究包覆方式对片状发射药燃烧性能的影响,建立了不同包覆方式下多层片状发射药的物理模型,并推导了形状函数和燃气生成猛度表达式,利用Matlab软件对不同的宽厚比、长厚比及多层结构的片状发射药进行了数值计算;制备了不同长厚比的片状变燃速发射药,并进行了密闭爆发器实验。结果表明,四面包覆和全包覆可以很好地消除临界宽厚比对片状发射药燃烧性能的影响;与两面包覆的片状发射药相比,四面包覆和全包覆的片状发射药能够延缓内层药减面燃烧的时间,其燃气生成猛度的阶跃程度分别提高了1.17%和1.23%,呈现出良好的燃烧渐增性。

高低温循环保存下片状变燃速发射药的燃烧稳定性

为了研究片状变燃速发射药在高低温循环保存下的燃烧稳定性,将样品形貌及燃烧性能变化作为考察依据,以70℃高温10 h,-50℃低温10 h为一个循环周期,对片状变燃速发射药样品进行了20次高低温循环保存。通过光学显微镜观察了高低温循环前后片状变燃速发射药的表面形貌,利用密闭爆发器测试了高温50℃、常温20℃、低温-40℃下高低温循环前后片状变燃速发射药的燃烧性能。显微观测发现经高低温循环后,片状变燃速发射药表层气泡扩大增多,发射药断面出现塑性形变现象,内外层界面结合保持紧密,没有开裂与脱黏。密闭爆发器试验反映了该类型发射药经过高低温循环后,高温、常温、低温下动态活度曲线与高低温循环前都基本重合,动态活度变化值ΔL最大值出现在低温条件下,为2.57%,能量渐增性释放规律基本不变。高低温循环下,片状变燃速发射药在高压常温‑低温阶段的燃速温度系数对比原样在相同条件下显著降低,高温与低温下片状变燃速发射药的压力指数差距对比原样在相同条件下减小。结果表明,片状变燃速发射药在高低温循环条件下界面和燃烧性能稳定,具有较好的变温贮存稳定性。