掺杂纳米铝粒子硼硝酸钾的激光点火性能探讨

采用纳米铝粒子掺杂的方法进行了硼硝酸钾激光点火阈值的调制研究,结果表明,随着纳米铝含量的增多,药剂发火阈值和作用时间呈现先降低后增加的趋势,当纳米铝粒子质量分数为1.0%时,发火阈值和作用时间达到最小值(0.25 W,12 ms)。分析表明,纳米铝粒子对药剂的光吸收特性无明显影响,药剂热导率随铝含量增多而呈近线性增加。

高温环境对硼硝酸钾药剂性能影响分析研究

为解决航空航天领域中高温环境下BPN药剂的热稳定性和输出性能评价问题,本文中对药剂关键组分及经历180℃2d、5d高温试验前后的不同配比的BPN药剂开展了表观形貌分析、热重(TG)分析、差式扫描热(DSC)分析、输出威力测试等,研究得到硝酸钾、硼粉及不同配比的硼硝酸钾药剂的热反应历程.实验表明硝酸钾、硼粉在500℃之前,存在硝酸钾的转晶(132℃)、熔化(332℃),从熔点(332℃)到500℃时,硝酸钾正在融化但仍未分解或气化,呈融化状态,是稳定的.随着硼含量的增加,分解峰温逐渐下降,硼硝酸钾药剂的反应初始温度比硝酸钾的分解初始温度提前了约50℃.不饱和聚酯树脂粘合剂优于氟橡胶粘合剂,无粘合剂BPN和不饱和聚酯树脂BPN高温安定性良好,在航天任务中具有良好的应用价值.

硼-硝酸钾(BPN)点火药的制备及其性能研究

基于硼-硝酸钾点火药的典型配方,采用手工混合、造粒的方法,制备了不同黏合剂造粒的硼-硝酸钾点火药,并对其感度及相关性能进行了研究。结果表明,以氟橡胶造粒的硼-硝酸钾点火药火焰感度最高;以不饱和聚酯树脂造粒的硼-硝酸钾点火药抗压强度最好;氟橡胶和不饱聚酯树脂可以降低硼-硝酸钾点火药的静电感度,而硝化棉对硼-硝酸钾点火药的静电感度有增强作用。

某硼/硝酸钾桥丝火工品电热响应数值研究

为了得到某硼/硝酸钾热桥丝火工品电热响应特性,利用有限元方法模拟了电流输入下火工品桥丝及周围药剂的温度场。计算了不同输入电流下火工品的电热响应,分析了桥丝直径、药剂区域尺寸、环境温度及热对流换热系数对电热响应的影响;结果表明:当输入电流较大时,桥丝-药剂界面温度将持续升高,并很快达到药剂爆发点;在通入电流至发火前,仅桥丝周围极小区域内药剂温度显著升高;桥丝直径对电热响应影响显著;装药量、环境温度及热对流换热系数对桥丝-药剂界面的温升特性无显著影响。

硼/硝酸钾点火药燃烧转爆轰的应用

为实现由一级爆轰信号转换为燃烧(延时),再由燃烧转爆轰的作用过程,设计了由硼/硝酸钾为装填材料的串联战斗部用延时起爆装置,研究了燃烧转爆轰的影响因素,并通过试验对延时起爆装置的起爆威力的判定进行分析和探讨。结果表明,在同样约束和装填条件下,硼/硝酸钾的装填密度是影响燃烧转爆轰的重要因素;同时,应在铅板试验的基础上,结合随进弹的战斗部破片回收试验结果来对延时起爆装置的起爆威力进行判定。

硼-硝酸钾点火药的制备及其性能研究

采用机械混和的方法,制备了不同配方的点火药。并对其火焰感度、静电感度和红外光谱进行了测试和分析。结果表明,当硼与硝酸钾的比例为50/50,且加入酚醛树脂粘结剂的火焰感度最大;50/50的静电感度较低,且加酚醛树脂粘结剂的配方比加氟橡胶粘结剂的配方的静电感度低;由红外光谱图可知,随着硼粉含量越低,硼的红外特征吸收峰值略有升高,并且粘结剂在一定波数段内对混合物的吸光率有影响。

储存时间对硼-硝酸钾点火药性能的影响

为确定储存时间对硼-硝酸钾点火药点火性能的影响,进行了不同时间的加速老化试验,对加速老化试验后样品进行了吸湿增重、外观形貌、爆热、成分、稳定性等各项理化性能检测分析,并装配5发点火具进行性能测试。研究表明:与硼-硝酸钾点火药原样品相比较,经加速老化试验后药剂吸湿严重,药剂中活性物质随加速老化时间的增长有缓慢氧化现象;点火具点火时间变长,峰值压力降低,点火能力有降低趋势,建议自然储存时间自生产制造日起不应超过5a。

不同氧/燃比的硼-硝酸钾的激光点火特性

硼-硝酸钾是一种重要的含能材料,其氧/燃比与药剂的点火和燃烧性能有密切关系。为了掌握氧/燃比与激光点火性能的关系,对不同配比的硼-硝酸钾及其酚醛树脂掺杂物进行激光点火特性实验研究、热力学参数计算分析和热分析。结果表明,硼-硝酸钾的激光点火过程由激光烧蚀、热化学反应和自持燃烧等阶段构成;随着硼质量分数从30%增加到70%,50%发火的激光点火阈值存在一个最小值,分别为7.6 mJ(m(B):m(KNO_3):50:50)和4.05 mJ(m(B):m(KNO_3):m(酚醛树脂):40:50:5);激光点火延迟时间与激光点火能量密度的关系近似为线性递减关系,并且具有较低激光点火能量阈值的配比也具有较短的激光点火延迟时间;酚醛树脂将B-KNO_3的化学反应起始温度从556℃降低到548℃,化学反应放热量从1.86 kJ/g增大到2.21 kJ/g,提高了激光点火感度和缩短了点火延迟时间。

激光烧蚀硼-硝酸钾的等离子体特性

为了掌握激光点火中烧蚀和等离子体的特性,采用平行电极板法研究了脉冲Nd∶YAG激光对硼-硝酸钾点火时的激光烧蚀等离子体导电特性和特征参数值。实验获得了B-KNO3(m(B)∶m(KNO3)=40∶60)和B-KNO3-酚醛树脂(m(B)∶m(KNO3)∶m(phenolic resin)=40∶60∶0.5)的等离子体形成的临界能量密度值分别为34.07±8.06 J/cm2和28.56±2.62 J/cm2,电荷通量值和平均动能值分别为1.82×10-5C/(mm2.s),10.85×103eV(62.05 J/cm2)和2.29×10-5C/(mm2.s),13.61×103eV(60.80 J/cm2)。激光形成等离子体的点火延迟时间随着激光能量密度的增大而呈指数衰减,在较低能量密度下掺杂酚醛树脂的B-KNO3的点火延迟时间比无酚醛树脂的B-KNO3长,但是当能量密度达到35 J/cm2时两者相同。研究表明,酚醛树脂有助于B-KNO3的烧蚀,并且形成的可反应性烧蚀产物具有较高离子浓度和动能。

硼／硝酸钾点火药的微波消解测定研究

为了寻求快速、简便、实用安全的测试方法,研究了采用微波消解法溶解硼/硝酸钾点火药的消解条件,并与标准方法中样品前处理方法进行对比。结果表明,微波消解具有更加快速、高效、安全等优点,并且能满足硼/硝酸钾点火药的分析要求。

B/KNO_(3)激光点火器装药参数与点火性能研究

为了探索硼/硝酸钾(B/KNO_(3))激光点火器的装药参数对其点火性能的影响,设计了光窗式B/KNO_(3)激光点火器并搭建了激光点火系统,试验研究了硝酸钾粒径、硼与硝酸钾配比、添加粘结剂种类与质量分数、B/KNO_(3)装药密度及输入端密封性等因素对其发火功率和点火延迟时间的影响。结果表明:硝酸钾粒径为2~12μm、wB∶wKNO_(3)为3∶7、添加3%的酚醛树脂、装药密度为1.6g·cm^(-3)的B/KNO_(3)激光点火器的点火性能最佳,其发火功率和点火延迟时间分别为4.52 W和160 ms;对B/KNO_(3)激光点火器进行密封设计可进一步增强其点火性能,其发火功率和点火延迟时间分别为4.24 W和120 ms。

某点火装置作用后输出端内衬断裂故障分析

通过对内衬设计、装药结构以及试验装置的复查,确定了某点火装置在点火试验中内衬断裂的原因为:内衬的强度裕度不足、传火通道堵塞、测压工装设计不合理。针对以上问题,优选强度更高的材料作为内衬材料并优化了内衬结构用以增大内衬的结构强度,装药结构由实心药柱改为药环用以确保传火通道畅通,改进试验工装防止点火过程中点火装置与测压工装内壁碰撞。经试验验证,改进措施有效解决了内衬断裂的问题。

HNS炸药爆燃特性研究

试验探索和研究了在小尺寸装药条件下和在硼/硝酸钾钝感点火药的点火能量作用下HNS炸药的爆燃特性,进一步分析了HNS炸药发生爆燃的影响因素,对HNS炸药的点火机理进行了分析和探讨。

固体火箭发动机直列式点火系统设计

介绍了与直列式火工品相关的美国军标以及我国在固体火箭发动机直列式点火系统研究方面的现状,概述了直列式点火系统概念和优点。对以硼/硝酸钾为始发药的直列式点火系统进行了设计计算,初步计算结果是冲击飞片速度约为3500m/s。而试验表明在此冲击飞片速度下,本文设计的固体火箭发动机用直列式点火系统能够将硼/硝酸钾点火药可靠点火。

一种Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件的制备及性能

为了提高Ni-Cr薄膜发火件的安全性和点火能力,使用磁控溅射技术将Al/CuO含能薄膜与Ni-Cr薄膜发火件复合,制备了一种新型的Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件。该Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件既可以用作换能元,又可以作为最简单的电点火元件,从而简化点传火序列,适应弹药微型化的发展需求。测试其1A1W5min安全性、电发火感度和点火能力。结果表明,Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件满足1A1W5min安全性要求;50ms临界发火电流为3.08A,最小全发火电流为3.18A,最大不发火电流为2.98A,安全裕度较高;在相同条件下,Ni-Cr@Al/CuO钝感含能元件可以点燃硼/硝酸钾,并且可实现1mm的间隙点火,而Ni-Cr薄膜发火件不能成功点燃硼/硝酸钾。

基于MOS控制晶闸管的高压电容放电特性

为了研究国产金属氧化物半导体(MOS)控制晶闸管(Metal?Oxide?Semiconductor controlled thyristor,MCT)与高压陶瓷电容组成的电容放电单元(Capacitor Discharge Unit,CDU)的放电特性,设计制备出体积为40 mm(L)×25 mm(W)×8 mm(H)的CDU,其回路电感约10 nH,电阻约100 mΩ。首先分析了CDU回路的R-L-C零输入响应方程,采用CDU负载短路放电实验进行验证,研究发现随着电容值的增大,CDU的峰值电流、峰值电流上升时间、高压电容的放电时间等关键参数均增大;随着放电电压的升高,峰值电流增大,峰值电流上升时间不变。采用微型爆炸箔芯片(Cu桥箔35 mΩ)和硼/硝酸钾(Boron?Potassium Nitrate,BPN)点火药(硼粉/1.50μm,压药密度/1.57 g·cm^(-3))验证了CDU的作用效能,在0.36μF/1.20 kV下,测得回路峰值电流2.032 kA,桥箔两端电压0.9273 kV,峰值电流、电压延迟时间32.4 ns,爆发点时刻168.2 ns,爆发点功率1.490 MW,且CDU能可靠进行BPN的飞片冲击点火。结果表明,基于国产MCT和高压陶瓷电容的CDU基本适用于爆炸箔起爆器等脉冲大电流激发火工品,但其综合性能仍需改进。

直列式爆炸箔点火及相关技术研究进展

从直列式点火系统构成、许用点火药硼-硝酸钾(Boron-Potassium Nitrate,BPN)的燃烧机理和新制备工艺以及国内外直列式爆炸箔点火相关标准三个方面,综述了直列式爆炸箔点火及相关技术的发展现状及应用。直列式点火系统有多功能多任务需求,因此作为控制模块的电子安全与解除安保装置呈现出编程寻址、多点协同的发展趋势,系统中各元件通过小型化和低能化减少系统装置所占空间。BPN通过新制备工艺进行组分粒度微纳米化,生成核壳结构,优化BPN燃烧性能、吸湿性和安定性等。总结并对比了国内外直列式爆炸箔点火相关标准。分析了直列式爆炸箔点火尚需研究的问题:冲击片直接点火BPN机理和BPN组分粒度对冲击点火感度的影响;BPN隔板点火的影响因素和规律;多种隔板点火结构的性能比较;BPN新制备方法及其对性能的优化。

某型延时起爆装置延期时间影响因素的研究

为实现某型延时起爆装置预定的延期时间,选用点火药硼/硝酸钾作为毫秒级延期药,通过对延期药原材料及装药结构的分析,尽可能地控制延期时间精度。主要针对延期药的原材料、装药密度、壳体材料、装药结构以及装药条件等对延期时间影响的机理及试验对比进行分析。经研究发现,延期药的延期时间和延期精度受诸多因素影响,一般来说药剂粒度适中且颗粒均匀,或提高装药压力,延期时间精度较高。其他因素(如装药壳体、装药结构、环境条件等)在不同程度上对延期时间精度也有影响,减少这些因素的影响对提高延期时间精度是十分必要的。