-
为精准预测铝热剂切割装置对金属靶板的开孔尺寸,确保未爆弹药燃烧销毁作业的安全性,本研究以定常侵彻理论为基础,结合伯努利方程、质量守恒定律以及材料热膨胀效应,构建了描述金属射流侵彻过程的理论模型.通过引入密度比函数 μ(T)量化射流温度对靶板等效惯性阻力及侵彻速度的影响,推导出侵彻深度(h=u·L/(vj-u))与理论孔径(dh=dj/μ1/2)的预测公式.针对 Q235 钢靶开展了系统的对比试验,分析了壁厚(5~10 mm)以及铝热剂配方(PW基与 PVDF 基)对开孔效果的影响,并标定了扩孔系数 Ke.研究结果显示:壁厚对正面孔径的影响并不显著,但对孔型(锥度)的影响较为明显;PVDF 基配方的扩孔系数为 1.69±0.05,稳定性显著优于 PW 基配方(1.80±0.14).基于上述模型,提出了以安全孔径和壳体壁厚为输入的切割炬喷口直径反向确定方法,并通过对某型迫击炮弹的销毁试验验证了该方法的工程可行性.
铝热剂切割炬侵彻模型扩孔系数未爆弹药销毁热软化效应
-
采用半溶剂法制备了 DNDA57增塑的单孔管状双基发射药(LNP-1)和三基发射药(LNP-2、LNP-3);采用密闭爆发器和半密闭爆发器在-40、20、50℃条件下测试了其静态燃烧与中止燃烧性能,采用扫描电子显微镜及X射线光电子能谱技术(XPS)对其燃烧前后的表面特征进行了表征.结果表明,发射药样品成型致密,实测密度1.526～1.603g/cm3;20℃、装填密度0.2g/cm3时,最大燃烧压强范围244.39～275.41MPa,整体燃速压强指数n为0.9772～1.1422,且n随固体含量增加呈先升后降的非单调变化;LNP-3发射药在-40～50℃范围内u-p曲线变化趋势基本一致、峰压变化小,表现出一定的温度不敏感性;中止燃烧以平行层燃烧为主,多孔残余层会对燃面附近的传热与气体逸出过程产生调制作用,从而削弱燃速对压力变化的影响.可见固体组分含量合适的含DNDA57的发射药静态燃烧性能稳定,结构致密外表无明显裂纹与微孔,有望成为一种新型发射药.
物理化学燃速压强指数发射药含能增塑剂DNDA57中止燃烧
-
采用SEM-EDS和激光粒度分析仪表征了降速剂多芳烃氮磷杂环化合物(BRI)的形貌和粒度;采用DSC法研究了 BRI对AP、HMX和聚醚黏合剂热分解行为的影响;分析了 BRI对NEPE推进剂爆热、燃烧性能和燃烧火焰影响.结果表明,BRI降速剂材料主要由O元素、P元素和C元素组成;BRI对AP、HMX和聚醚黏合剂热分解温度影响不大,能够降低推进剂爆热、燃速和压强指数,爆热由6 362.0J/g降至5 948.0J/g,7MPa燃速由7.17mm/s降至6.81mm/s,3～15MPa压强指数由0.82降至0.78.添加BRI后,燃面处的珊瑚状熔联体数量明显增加,铝粉的熔联团聚现象加剧.
物理化学聚醚推进剂燃速调节剂爆热燃烧性能燃烧火焰
-
复合推进剂因性能稳定、工艺技术成熟而被广泛应用,但随着近几年来兵器行业的快速发展,其受配方组分局限性,所导致的能量不足问题日益突出.目前常加入含能材料来部分取代传统氧化剂,以期望提高推进剂整体能量性能,但含能材料的加入,虽然能够提升比冲、燃烧速度等关键技术指标,但必然会引发推进剂工艺制造过程中的安全隐患.所以为规避生产安全风险,采用 Molecular Dynamics(分子动力学)软件,构建 CL-20、HMX、LLM-105、RDX、TATB 在复合推进剂工艺体系中的实际作用模型,计算不同含能组分与复合推进剂HTPB-TDI粘结体系的结合能数值,筛选出最佳替代传统氧化剂的含能材料,以避免生产安全问题.
含能材料复合推进剂传统氧化剂
-
为探究二氧化碳(CO2)对氢燃料船舶储氢舱内氢-空气非预混爆燃的抑制机理,本文搭建封闭空间抑爆实验平台,结合实验与数值模拟方法,开展 CO2 抑爆机制研究,通过改变 CO2 的湍流扰动时间(ti)、充注体积分数等关键参数,探究上述参数对火焰形态、火焰传播速度及爆燃压力等特性的影响规律.结果表明:①CO2 释放引发显著湍流效应,造成定容燃烧弹内气体体积分数分布不均,火焰形态逐步转变为半球形、指形,以及倾角各异的平板火焰.②CO2 充注体积分数为 10%、20%时,随着 ti 增大,火焰传播速度与爆燃压力均呈现先减小后增大的变化趋势.③CO2 充注体积分数提升至 40%时,随着 ti 增大,火焰传播速度与爆燃压力逐渐减小.④继续提高 CO2 充注体积分数,其抑爆作用持续增强,气体在燃烧弹内分布更均匀,组分分层现象减弱,整体抑爆效果更优.ti=0 s 时,CO2 体积分数 40%相较于 10%,火焰传播速度峰值下降41.48%,最大爆燃压力降低 44.1%.该研究揭示了非预混工况下 CO2 的抑爆作用规律,可为氢燃料船舶非均匀预混爆燃的应急处置措施提供理论依据.
二氧化碳氢-空气非预混爆燃抑爆特性体积分数火焰形态
-
得益于粉末燃料的高体积热值、爆轰发动机的高比冲和高能量利用效率,粉末爆轰发动机被认为是新一代先进推进系统的理想选择.为探究亚微米级铝粉在气相助爆环境中的爆轰起爆特性,基于定容燃烧弹平台,采用预爆轰管点火,研究了亚微米级铝粉/乙烯/氧气混合体系的爆轰起爆特性.研究结果表明:在初始总压48 kPa、乙烯/氧气分当量比0.6条件下,临界起爆能量随铝粉浓度增加呈先降、后升的非单调变化,在全局当量比(Global Equivalence Ratio,GER)为1.4时达最小值3.36 J,低于纯气相工况,说明适量铝粉有利于起爆;固定GER为1.6时,临界起爆能量随初始总压升高显著下降,从24 kPa下的12.5 J降至96 kPa下的3.96 J;与硼粉对比显示,铝粉因氧化膜易破裂、点火快,在适宜浓度下即可促进起爆,而硼粉起爆受致密氧化膜抑制,仅在高当量比下起爆能量需求下降,但其起爆能量对压力的敏感程度高于铝粉.
粉末燃料爆轰起爆临界起爆能量粉末爆轰发动机混合爆轰
-
为研究超高氮量硝化纤维素(UHNC)的塑化加工工艺,以乙醇-丙酮为溶剂,采用锥形双螺杆对含氮量为13.45％的NC进行塑化,研究了溶棉比(溶剂/UHNC)、溶剂比(EtOH/AC)、增塑剂以及塑化时间对UHNC塑化效果的影响.通过HAAKE MinLab Ⅱ混合流变仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、密度测量仪、万能拉伸机以及高速摄影仪,对其塑化效果、形貌、结构以及力学性能和燃烧性能进行表征.结果表明,溶棉比(溶剂/UHNC)1∶1,溶剂比(EtOH/AC)2∶3为最佳比例,在塑化过程中物料的表观黏度随塑化时间延长而增大;塑化时间在90min以上时UHNC的宏观形貌、表面以及内部缺陷得到明显改善;塑化时间为120min时样品的密度以及力学性能最佳,密度为1.571 g/cm3,抗拉强度为37.97MPa;DBP、DOP的加入使得样品断裂伸长率得到提高,分别提升28.1％和15.7％;常温常压下样品的表观燃速随DBP、DOP含量的提高而降低,分别降低16.6％和18.7％.
物理化学超高氮量硝化纤维素UHNCNC塑化增塑剂力学性能燃烧性能
-
针对某微小型固体火箭发动机飞行试验中出现异常现象问题,提出从支撑架熔化和高温粒子沉积 2 方面进行仿真研究.试验中支撑架加强筋熔化 3/8 时,推力偏心角较大为 0.26°;高温粒子在喷管喉部沉积将增大推力偏心角,沉积厚度越大,偏心角越大,沉积为 0.75 mm时推力偏心角达 0.7°.基于此,通过更换支撑架材料为不烧蚀的钼合金材料,燃烧室装药采用不含金属颗粒的丁羟类推进剂,减少高温粒子的产生,优化发动机设计并进行试验验证.仿真结果表明:该研究中喷管试验残骸及飞行试验曲线均表明改进措施有效,为微小型发动机的设计提供依据.
微小型发动机推力偏心高温粒子支撑架数值仿真
-
针对当前火药绘画配方依赖经验传承、燃烧效果重复性差的问题,以氯酸钾、硫磺和碳为主要变量,采用正交实验法系统探究三者配比对燃烧特性及残留痕迹形貌的影响.结果表明,硫磺比例过高导致烟雾量增大,碳比例过高易引起不完全燃烧并形成黄色模糊边缘,氯酸钾比例过高则易引发纸张燃烧.正交实验获得的优化配方为氯酸钾60.61%、硫磺33.33%、碳6.06%,此时燃烧速度适中,残留痕迹呈均匀深褐色.进一步引入高锰酸钾作为助燃剂,调整配方为高锰酸钾5.04%、氯酸钾57.55%、硫磺31.65%、碳5.76%,该配方燃烧速度更快,痕迹清晰且对纸张损伤小,适用于较薄纸张.
火药绘画火药烟火技术正交实验
-
针对镁铝(Mg-Al)合金粉因环境敏感性而易吸湿氧化的问题,采用溶剂-非溶剂法制备氟橡胶(F23-11型)包覆的Mg-Al复合粒子(Mg-Al/氟橡胶),并对其微观形貌、包覆程度、抗湿性、耐腐蚀性、热性能及燃烧辐射性能进行了表征.结果表明:氟橡胶在Mg-Al颗粒表面形成均匀、连续的包覆层(厚度约为280～530 nm),显著提升了Mg-Al的抗湿性和耐腐蚀性.氟橡胶分解生成的氟化物使Mg-Al的氧化放热峰温度从521℃提高至764℃.包覆前后样品的燃烧稳定性、燃烧温度及红外辐射性能基本一致,说明氟橡胶包覆层未对Mg-Al的燃烧功能产生负面影响.该研究为镁铝合金粉的包覆改性提供了一种简便可控的方法,尤其适用于水基粘合剂型烟火药体系.
镁铝合金粉氟橡胶包覆燃烧性能辐射性能
