硝基氰胺乙烯基咪唑过渡金属配合物的合成及结构与性能分析

为探索固体推进剂含能燃烧催化剂,以硝基氰胺根(NCA)为阴离子、1-乙烯基咪唑(VIM)为配体,过渡金属Mn、Co、Ni、Cu为中心离子,制备出4种新型含能配合物,结构式分别为[Mn(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物1)、[Co(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物2)、[Ni(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物3)、[Cu(VIM)_(4)](NCA)_(2)(配合物4);通过元素分析、红外光谱(FT-IR)、X射线晶体衍射(XRD)、感度测试和氧弹量热法对其结构和物理化学性质进行了表征;用差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)研究了配合物1~配合物4的热分解过程,并利用DSC研究了配合物1~配合物4对高氯酸铵(AP)热分解的催化作用。结果表明,配合物1~配合物4均具有较高的能量密度,其中配合物2质量能量密度(E_(g))为19.00 kJ/g,体积能量密度(E_(v))为27.18 kJ/cm^(3);4种配合物的摩擦感度值均不小于288 N,撞击感度值均大于40 J。加入质量分数5%催化剂的AP样品高温分解温度均得到提前,放热量均显著提高;其中配合物2表现出最好的催化性能,加入配合物2的AP放热量升高至1564 J/g,分解温度提前了62.0℃,活化能降至142.9 kJ/mol,表明配合物2具有作为固体推进剂含能燃烧催化剂的潜力。

半导体桥火工品的防静电与防射频设计

为提高半导体桥(SCB)火工品的防静电与防射频的双防能力,将静电加固器件瞬态电压抑制(TVS)二极管和射频加固器件负温度系数(NTC)热敏电阻同时集成入SCB火工品的结构中,并研究了上述组合器件对SCB火工品发火性能和抗电磁性能的影响规律。结果表明:集成防护器件后,SCB火工品的安全电流从1.2 A升至1.5 A;抗静电性能满足500 pF/500Ω/25 kV条件下不发火;在22μF/16 V的电容发火条件下,集成SCB火工品的平均爆发时间较SCB火工品增加了1.77μs。因此,该组合型防护器件可以在不改变SCB发火性能的基础上有效提高SCB的抗静电和抗射频的能力。

含多壁碳纳米管的可炭化导电聚合物点火特性实验研究

针对微纳卫星混合推力器低功耗重复启动需求,提出了一种基于含多壁碳纳米管的可炭化导电聚合物的电弧点火技术。阐述了该可炭化导电聚合物的制备与加工过程,对可炭化导电聚合物的材料性能进行分析;搭建了相应的可视化点火诊断系统,对点火过程及其点火机理进行研究。在此基础上,分析了不同外部负载电压(40~60 V)和初始温度(-15~45℃)条件下,可炭化导电聚合物的点火特性。实验结果表明:添加碳纳米管可以显著提高聚合物的导电性能和导热性能,有效降低点火所需外部负载电压;可炭化导电聚合物在不同气体环境下的分解趋势基本一致,点火温度约为375℃;可炭化导电聚合物的整体点火过程主要包括热解潜伏阶段、混合与反应阶段、点火阶段以及传播阶段,残炭结构的生成及持续传热是实现点火的关键;提高负载电压及点火装药表面温度能够有效缩短点火延迟时间及减少点火所需的外部能量,但变化幅度随着电压和表面温度的升高而减小;负载电压和表面温度的大小对点火后的初始火焰传播影响过程不大。

空气密度对铜(T2)/Q235爆炸焊接影响的数值模拟研究

为了研究不同空气密度对铜(T2)/Q235爆炸焊接的影响,选用T2作为复板,Q235为基板,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件并结合任意拉格朗日欧拉耦合法(ALE算法),对三种不同空气密度下的铜(T2)/Q235爆炸焊接进行三维数值模拟。对模拟结果的碰撞速度、碰撞压力和竖向位移等动态参数进行对比分析,结果表明在三种空气密度下,特征单元的碰撞速度、碰撞压力和竖向位移的变化趋势几乎一致。说明空气密度在一定范围内变化对爆炸焊接动态参数的影响非常小,可以忽略不计。

基于PSpice软件的半导体桥换能元电爆特性的模拟仿真

将电路仿真软件用于半导体桥火工品的电磁兼容性设计时,仿真准确程度取决于发火电路和半导体桥器件模型的精度。通过在电路软件中建立电容放电发火电路和半导体桥火工品电子器件模型来实现半导体桥的电爆过程仿真。研究结果表明:在电容放电发火仿真电路中,当回路电感为0.62μH、回路电阻为3.3 mΩ时,仿真电路可用于模拟实际电容放电发火电路;对比半导体桥火工品爆发过程的仿真和试验结果发现,子电路建模方法建立的半导体桥器件模型能够有效模拟出半导体桥的电爆特性曲线,且模拟电爆参数均在误差范围内。

一种直列式起爆装置的结构设计与性能研究

为了满足现代武器对火工品的高安全性和高可靠性的需求,对一种直列式起爆装置的结构进行了优化设计,并通过仿真计算和试验测试研究了爆炸箔组件、发火件工艺、装药结构、起爆电路等对起爆装置相关性能的影响。结果表明:通过桥箔-基板一体化、原位合成飞片及光刻无限加速膛设计,提高了起爆装置中冲击片雷管爆炸箔的能量利用率。采用HNS-IV+JO-9两级输出装药结构与起爆系统匹配后,能够满足预设1.3 kV电压可靠起爆、输出钢凹深度不小于0.3 mm的要求。

典型单基发射药和双基发射药燃烧火焰辐射特性

为了探究单基发射药和双基发射药燃烧的火焰辐射特性以指导抑爆系统探测器的设计,设计并搭建了发射药燃烧火焰光谱测试系统,测试分析了空气氛围不同压力条件(-0.05,0,0.20 MPa)下典型单基发射药“20/7”和双基发射药“双芳‑3”试样燃烧时的火焰辐射光谱。结果表明:常压条件下,“20/7”单基药仅在550~650 nm波段看到较弱的连续辐射光谱,观测到OH*,C2*和CHO*的发射峰,在燃烧火焰区可能存在这些活性中间体。“双芳‑3”双基药燃烧火焰中固体颗粒物含量多,在200~1700 nm波段内可见连续辐射光谱,其辐射强度大于“20/7”单基药,掩盖了这一波段部分发射峰信息,但在1000~1700 nm波段,采集到CN*,OH*等基团的发射峰。2种发射药的火焰光谱中存在很强的Na*,K*,Ca*的发射峰,推测源自硝化棉中残留的木质素。增大燃烧室压力,2种发射药燃烧辐射强度增大。低压条件下,在双基药燃烧初期连续光谱较弱,辐射光谱类似于单基药。根据测试结果,针对“20/7”单基药的探测器应主要依据Na和K的发射峰设计,而针对“双芳‑3”双基药的探测器应主要依据连续光谱峰值波长设计;使用环境压力越高,探测器触发阈值要求越低。

弱约束条件下当量比对氢气爆燃特性的影响

为研究弱约束条件下氢气/空气预混气体的燃爆特性,以乳胶气球为反应容器开展了氢气爆炸实验,结合Chemkin模拟和改进的比色测温技术,研究了当量比对氢气/空气预混气体火焰传播形态、温度场分布、火焰速度及爆炸压力等特征参数的影响。实验结果表明:任一当量比下的OH自由基摩尔分数在达到最大值后会显著降低,这导致火焰传播时亮度先增强后减弱;随着火焰的传播,火球形成了中心温度低、边缘温度高的温度场分布结构;氢气/空气预混气体的爆炸火焰传播速度呈振荡分布;峰值超压和冲击波强度随当量比的增加呈先增大后减小的趋势,当量比为1.00时爆炸超压和冲击波强度达到最大值。

内管约束强度对无起爆药导爆管雷管燃烧转爆轰的影响

为了研究约束强度对无起爆药导爆管雷管燃烧转爆轰(DDT)的影响,采用外径6mm、厚度1mm的钢、铜、铝材料及壁厚分别为0.3mm、0.5mm、1.25mm的钢作为内管,装填结晶PETN(太安)作为起爆元件。试验表明内管约束程度对PETN的DDT有重要影响,约束越强、管壳壁厚越大,越有利于装药DDT的形成。

隔板法形成尾翼EFP的机理探讨

由于规律性尾翼EFP(Explosively Formed Projectile)具有较好的飞行稳定性,为此对大炸高条件下EFP飞行稳定性进行研究。提出一种新型形成尾翼的简易方法,即在药型罩上粘附隔板,利用隔板改变爆轰波阵面的结构形状,从而改变药型罩的变形规律,形成一种带有尾翼的EFP。首先从理论上探讨了该方法的可行性,根据理论分析结果设计了不同尺寸的隔板。然后通过实验验证理论分析结果,最后采用LS-DYNA对尾翼EFP形成过程进行数值模拟。结果表明:在药型罩上粘贴隔板可以形成尾翼EFP,尾翼EFP形状与隔板尺寸具有一定的相关性。

某柔性组合延期管延期时间分布规律

针对某单兵火箭弹在生产验收高温试验时距预定落点10m处空炸,未能保证引信完成预定触发功能的故障,应用数理统计方法,对用于实现自毁功能的柔性组合延期管在不同环境温度下的延期时间实测数据进行了分布假设和假设检验。研究发现：该柔性组合延期管在不同环境温度下的延期时间都服从正态分布,但高温延期时间短,标准差也略小于常温的,而低温延期时间长,但标准差却较大;该柔性组合延期管在3种环境温度下的延期时间都能满足设计指标。为确保高温试验条件下不再出现空炸故障,有必要修改设计指标,适当延长1~2 s。

5,5′-肼基双四唑二羟胺盐的合成与性能

以5-氨基四唑为原料,经氧化、还原及中和反应合成了5,5'-肼基双四唑二羟胺盐(HBT-HA),并利用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物进行了表征。利用差示扫描量热法(DSC)、热失重法(TG)对HBT-HA进行了热分解研究,并结合Kissinger法和Ozawa法及相关方程计算了HBT-HA的热动力学参数、热爆炸临界温度;基于实测密度(ρ=1.519g/cm^(3))和预估生成焓(ΔH f=1877.3kJ/mol),利用Explo5(V6.04)软件预估了HBT-HA的爆速、爆压和爆热,采用BAM撞击感度测试仪测试了HBT-HA的感度;优化了HBT-HA的合成工艺,并测试了HBT-HA与双基推进剂的相容性。结果表明,中和反应较佳反应条件为:以水为反应溶剂,反应温度为10~15℃,n(HBT)∶n(NH_(2)OH)=1∶5时反应1h;HBT-HA的热分解峰温为241.7℃,活化能、指前因子、热爆炸临界温度分别为271.18kJ/mol、63.90s^(-1)、513.15K;预估的爆速、爆压和爆热分别为9118m/s、33.1GPa和10.65MJ/kg,HBT-HA的撞击感度大于60.0J;相容性测试结果表明,HBT-HA可提高双基推进剂的热稳定性。

电刺激强化厌氧降解N-甲基吡咯烷酮的研究

为了解决传统厌氧生物处理对废水中N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone,NMP)去除效果较差的问题,该文提出了一种上流式电刺激微生物系统用于NMP废水的强化降解。对比研究了电化学系统、厌氧生物系统和电刺激微生物系统对NMP的去除效果,并且探究了关键因素包括外加电压、进水NMP负荷和电子供体用量对NMP去除效果的影响。结果表明,电刺激微生物系统对NMP的去除效果最好,在优化的反应条件下,电刺激微生物系统中NMP去除率可达到93%,总有机碳去除率接近90%。最后通过高效液相色谱-质谱对降解产物进行分析,推测NMP在电刺激微生物系统中的厌氧降解途径。通过对细菌的分类分析,发现电刺激促进了功能微生物的生长。电刺激微生物系统在强化难降解有机污染物去除方面具有广阔的应用前景。

两种乳化炸药基质耐热性研究

根据目前露天煤矿高温爆破使用工业炸药情况,探究高温炮孔中工业炸药的耐热性能,通过C80微量量热仪实验对普通型乳化炸药和耐热型乳化炸药进行试验得到热分解动力学参数,再通过模拟高温炮孔钢筒实验测量炸药受热后的温度变化进行验证。实验结果表明:耐热型乳化炸药(样品2#)比普通型乳化炸药(样品1#)具有更高的活化能,并且起始分解温度高了约20℃;模拟高温炮孔钢筒实验中,在100、150、200、250℃恒温环境下,样品2#比样品1#升温速率更慢,炸药的热分解延滞期更长,样品2#具有更明显的耐热效果。

基于正交分析和神经网络的截顶结构超聚能装药优化设计

为获得最优的超聚能装药结构,通过正交分析和反向传播(back propagation,BP)神经网络对截顶结构超聚能装药各影响参数对形成射流的参数进行优化分析,明确影响截顶结构超聚能装药侵彻威力的主要影响因素。结果表明:当超聚能装药结构锥顶角为36°,附加装置半径为14 mm,附加装置宽度为5 mm,药型罩厚度为1 mm,射流侵彻钢板数值模拟效果最好,射流侵彻钢板的深度达到206.4 mm。

压敏电阻用于SCB火工品静电安全性研究

为了提高半导体桥(SCB)火工品的静电安全性,利用贴片式压敏电阻优良的钳位电压能力对SCB火工品进行静电加固。恒流激励下发火试验结果显示,080C型压敏电阻对SCB火工品发火时间和爆发时间无显著影响;静电国军标条件下,SCB火工品均未发火,在静电美军标下全发火;080C型压敏电阻防护后,SCB火工品在美军标条件下均未发火,静电安全性得到了显著提高。因此,在不影响SCB火工品正常发火性能条件下,080C型压敏电阻能够显著提高SCB火工品的抗静电能力。

高过载对针刺延期雷管延时精度影响研究

针对高过载冲击环境下针刺延期雷管出现延期时间缩短以及瞬发现象,进行了主要原因分析,通过增加衰减垫、调整压药压力、增加加强管壳及延期药分段压制,以及合理分配加强管壳内、外延期药质量等方式进行改进。静态及动态发火试验验证了改进措施的有效性,延期雷管满足抗高过载性能要求。

Al/CuO复合半导体桥静电安全性研究

为了研究Al/CuO复合半导体桥(简称Al/CuO-SCB)的静电安全性,分别对不同桥型的Al/CuO-SCB进行静电放电实验及研究。结果发现:在500pF、5kΩ、25kV静电放电条件下,不同桥型的Al/CuO-SCB均未发火;小尺寸的Al/CuO-SCB在相同静电作用下桥膜容易受到损伤,并且经过静电放电后的Al/CuO-SCB的爆发时间和爆发所需能量均没有发生显著性差异。比较Al/CuO-SCB和未加Al/CuO含能薄膜层的半导体桥静电实验结果,得出Al/CuO含能薄膜层没有影响半导体桥的静电安全性。

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。

一种拉发式干粉灭火弹发火件设计

本着可靠、安全、经济、环保的设计理念,设计了拉发式干粉灭火弹发火件,并详细阐述了拉发式干粉灭火弹发火件主要零部件及主装药的设计过程。验证试验表明该发火件作用可靠,满足延期时间要求,可为拉发式干粉灭火弹的发火件设计提供参考。