古代火药配方的实验研究

概述了火药的发展及前人的有关实验。对中国古代早期的火药配方进行了模拟实验,并测定了这些配方的火药基本性能。实验验证,公元808年清虚子记下的伏火矾法配方具备了原始火药性能,是目前发现的第一个有年代可考的原始火药配方。还验证了其他火药配方。为火药的发明和发展进行更深一步的研究提供了实验依据。     

高能气体压裂液体火药理论配方优选设计

本文从理论的角度，对高能气体压裂用液体火药的组分，氧化剂与燃烧剂以及水的比例进行理论计算，应用内能法对氧化剂、燃烧剂及配方进行计算、筛选，讨论了水含量对液体火药能量的影响，指出水含量以２０％～３０％为宜，从而优选出了合理的液体火药配方．     

火药热分解的过程及其特征

本文讨论了无烟火药在维也里实验条件下进行人工老化时,通过测定火药中有效安定剂以及火药中的硝化棉粘度值的变化来分析火药的热分解过程。并从这些组分的变化中表明了火药分解到终点时,具有一个可鉴别的明显特征;由这些特征可判断火药的安定性。同时指出,火药中硝化棉的粘度值变化,不仅能灵敏地反映火药的分解情况,而且其值的变化有一个重要特征,即当火药分解到临界状态时,其值下降速度接近于0,趋向某一极值。这种特点对判断火药的耐热终点是很方便的     

火药、装药与火炮初速

本文讨论了火药、装药与提高初速的关系,指出提高初速的几个因素,各因素与增速的定量效果和潜力。在分析高膛压、液体火药、压力平台、燃速、火药性质、火药力和装药量在增速中的作用和有关措施之后,提出火药和装药的重点工作以及衡量标准。     

增能钝感火药的物理与力学性能

目的 研究高氮量单基火药吸收硝化甘油增能及钝感以后的物理、力学性能。方法 通过压缩实验、落锤冲击实验、爆热实验等方法进行研究。结果 高氮量单基火药增能后,其力学强度略有下降,但仍然远高于双基或三基火药;钝感层与基体火药的界面粘结强度明显提高。当吸收硝化甘油１４．１％时,表征能量的爆热提高约５．４％,在６５℃加速老化９０ｄ后,仍无脱粘现象发生。结论 所研究的增能钝感火药能有效地增加能量,改善基体火药     

火药低温挤压破碎及其异常燃烧数值预测

该文利用高低压火炮发射火药运载器研究动态条件下低温火药的破碎规律,得到了不同颗粒间应力条件下火药破碎程度关系式。在此基础上建立了考虑火药破碎的一维多相流数学模型,对高密实低温火药的燃烧过程进行了数值预测,并与不考虑破碎的数值结果进行了对比。数值结果揭示了低温破碎引起异常压力,对研究高膛压火炮的膛炸机理有重要意义。     

火药热分解的热重分析实验研究

该文用热重分析(TGA)技术对各种国产制式火药的热分解作了实验研究。分析了火药热分解的基本特征、热分解转爆燃的临界条件、热分解动力学参数以及升温速率对热分解的影响。试验结果表明:火药缓慢的热分解向爆燃转变的临界温度可作为火药点火的判据。双基药与三基药存在多阶段的反应、火药热分解的临界温度以及化学动力学参数随升温速率增大而增大。该文的试验研究结果提供了火药的点火和燃烧所需的重要信息。     

包覆火药破孔规律的研究

为了弄清包覆火药降低温度系数，提高初速的机理，该文用中止实验的方法研究了包覆火药的破孔过程，给出了破孔率及破孔率温度系数的定义，讨论了破孔率与温度、压力以及装填密度的关系，分析了破孔率温度系数与弹道温度系数的一致性。这对建立包覆火药装药的内弹道模型和包覆火药的质量检测标准以及预估包覆火药装药的弹道温度系数都具有重要意义。     

长脉冲燃爆压裂复合燃速火药配方优化与应用

针对常规燃爆压裂火药类型单一、燃速偏快、难以形成峰值压力与持压时间的优势平衡,致使改造规模有限的问题,深入考察成熟火箭推进剂配方,借助密闭爆发器、燃速仪等实验设备,筛选优化了高、低两级燃速火药配方体系。测试了各自燃烧性能、安全性能。实验结果表明,实验条件下,高、低燃速火药燃爆加载速率分别为13.38 MPa/ms、2.38 MPa/ms,燃爆时间分别为11.7 ms和51.8 ms,将一定质量两种火药复合串联,利用高燃速火药爆燃轻易制裂地层,随后低燃速火药长时间持续低速燃烧,最大限度增大破裂规模和裂缝长度。经现场应用表明,该复合型火药体系燃爆压裂过程安全可控,能有效改善地层应力状态,降低井底破裂压力,提高单井产量,为燃爆压裂技术在深层、超高压地层的应用提供有利支撑。     

新型烟花爆竹开包药的配方设计

烟花爆竹开包药具有较大危险性,因此开发新型开包药是解决烟花爆竹本质安全的重要方向。本文依据最小自由能原理对不同配比的开包药的爆热、爆温、火药力等性能参数进行热力学计算研究,预测该开包药的使用性能,从而确定了性能最优配方,并将其与传统开包药进行比较,做功能力指标均优于传统开包药,具有应用前景。     

固体推进剂多指标配方优化的理论探索

为满足新型固体推进剂对于钝感、高能、低特征信号的综合要求,对其配方进行了理论优化计算.首先根据均匀设计表生成了试验方案,以确保用较少的试验次数完成复杂的配方设计;其次用Matlab编制的软件计算出了各个试验配方的能量参数和燃烧产物组成,并通过撞击感度因子建立了配方组成与推进剂撞击感度的定量关系;最后运用偏最小二乘法对不同配方的能量参数、燃烧产物组成和撞击感度因子进行了综合优化分析,获得了钝感、高能、低特征信号3种指标最优时的推进剂配方组成.计算结果与文献报道的结果相近,说明本文的配方优化设计方法和软件是可信的.      

NEPE固体推进剂能量水平的分析

借助电子计算机计算与分析了NEPE固体推进剂的能量水平,研究和比较了组分的含量与不同配比对推进剂配方标准理论比冲I_(ss)~°值的规律性影响.结果表明:I_(ss)~°值随配方中HMX,AP,Al三组分总含量的增加而增大,当含量达到70％以后比冲值变化的曲线上升趋于平缓;对于混合硝酸酯含能增塑剂,W_(NG)/W_(BTTN)比值的变更对I_(ss)~°的影响随配方中固体填料含量的不同而异,当含量值在73％以下,所加入的两种硝酸酯组分质量比值的变化对I_(ss)~°值的影响较大;硝酸酯用量与聚合物用量之比值(W_(PL)/W_(PO))的改变对I_(ss)~°的影响随固体含量的增大而减小,当固体含量超过70％,W_(PT)/W_PO值已达2.8的配方,再继续提高含能增塑剂的用量比例,所能获得的比冲增值很小;配方中小组分功能助剂的用量对推进剂I_(ss)~°值的影响较大。     

高压水射流与丁羟推进剂相互作用的数值模拟

为研究丁羟推进剂在高压水射流作用下的点火机理,采用LS-DYNA软件和Euler算法,对高压水射流冲击丁羟推进剂的相互作用过程进行数值模拟.分析了不同水射流速度和直径下丁羟推进剂的压力变化,得到了不同组成的丁羟推进剂的冲击起爆判据.高氯酸铵(AP)和二茂铁含量越高的推进剂,冲击起爆的临界值越低.数值模拟结果与理论分析结果具有很好的一致性.     

含球形硼粉CMDB推进剂的燃烧性能

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(EDS)和单幅照相技术研究了含球形硼粉改性双基推进剂(CMDB)的燃烧性能、熄火表面和火焰结构。结果表明,球形硼粉主要在推进剂燃烧表面或接近燃烧表面处熔融、燃烧,用等质量的球形硼粉替代黑索今(RDX),推进剂燃速和凝聚相热分解的剧烈程度下降,压强指数升高。     

高能硝胺发射药烧蚀特性分析

为研究高能硝胺发射药的烧蚀特性,采用半密闭烧蚀反应装置进行试验,对发射药燃气作用后的烧蚀管表面结构变化情况进行了分析。结果表明:烧蚀管表面材料在高温高压发射药燃气作用下有明显网形环状裂纹,裂纹宽度约为245 nm;光电子能谱检测发现烧蚀反应后,烧蚀管内壁有二、三价铁生成,表面还有氮渗透;但是X-射线粉末衍射(XRD)测试没有发现明显的FeO、Fe_2O_3或者Fe_3O_4铁峰,可能是由于混合物中这些高价铁化合物的相对含量太低,不在XRD仪器的检测灵敏度范围之内。研究结果可为高能硝胺发射药的配方设计及优化提供参考。     

高能固体推进剂药浆流动性的研究

采用测定浓悬浮体系稳态粘度的方法,研究了固体氧化剂HMX粒度级配和金属燃烧剂铝粉球形化对高能固体推进剂药浆流动性的影响,在固体含量为73％～75％的配方中,保持AP,Al含量及粒度分布不变,随着粗/细HMX比例的增加,体系的表观粘度下降,药浆流动性改善,在保持HMX和AP含量及粒度分布不变的情况下,用球形铝粉代替粒状铝粉,同样起到降低药浆表观粘度的作用,且中位径d_(50)越小越明显.同时观察到加入的燃速催化剂具有催化固化反应进行,使推进剂药浆的表观粘度不断增加的作用.进一步证实所加入的燃速催化剂与固化催化剂之间具有交互作用。     

膏体推进剂在热管道内流动的建模与仿真

为研究膏体推进剂供给管道受热后对推进剂的热稳定性及流动性能的影响,针对膏体推进剂在热管道内的流动情况,结合不可压缩N-S方程及幂律本构关系进行建模与仿真,获得膏体推进剂在热管道内的流动特性,分析了其流动时的受热状况.仿真结果表明:膏体推进剂在热管道内的流速比在普通(绝热)管道快,并且管径和入口速度越小,流速增大越明显;近壁面膏体推进剂加热层厚度随着流速的增大而减小,随管径的增大而增大.     

燃烧型脉冲磁流体发电机实验研究

通过对磁流体发电机用推进剂配方、发电通道以及大空间强磁场形成技术的研究,研制了燃烧型脉冲磁流体发电机样机,并测试了发电机的输出电压.实验结果表明:含硝酸铯盐复合推进剂配方可用于脉冲磁流体发电机,标准火箭发动机喷管出口燃烧产物电子密度达到1.9×1012 cm-3,比常规推进剂提高1 000倍;永磁体采用聚磁技术可实现均匀强磁场,在104mm×360mm×500mm的矩形空间内得到磁体系统的平均磁感应强度为1.24T,磁场均匀度超过95%;发电机稳定输出电压为90V,实现了推进剂化学能的转换.研究结果为高功率脉冲电源的研究提供参考.     

Degradation of Disposal Hydroxyl-Terminated Polybutadiene Composite Solid Propellant

With the greatly increasing amount of discarded hydroxyl-terminated polybutadiene(HTPB) propellant year by year, it is of high significance to study the safe, efficient and environmental processing method of disposal HTPB propellant. In this paper, the decomposition agents are formulated for degrading the waste composite solid propellant. It is found that the following formulations of butanone 25%-55%, xylene 30%-75%, deionized water 40%-45% have effective influence on the degradation of the waste composite solid propellant. The proper degradation time is found to be about 7-8 h. With the help of infrared spectrum analysis, scanning electron microscope imaging, thermogravimetric analysis and solvent viscosity test, it was proved that after degradation reaction on the propellant sometimes, a large number of irregular fractures occurred in bulk resulting from effective degradation. The characterization of the propellant after degradation showed that the hardness of the propellant decreased, the viscosity increased, and a large number of holes and cracks appeared on the surface. The results showed that the formulated degradation agent and degradation condition perform good degradation effects on HTPB solid propellant.     

改进弹道性能的发射药表面处理

该文提出了改进发射药装药弹道性能的发射药表面处理新方法。采用了不向发射药基体迁移的无机阻燃材料，对５／７高单发射药进行了表面处理。整个阻燃层厚度和阻燃剂浓度可以依据理论加以调节以满足各种特殊的需要，并且阻燃层中阻燃剂浓度按由最外层向内层逐渐减小方式设计。为了观察其对弹道性能的改进，进行了密闭爆发器实验，某航炮射击实验结果证明，此方法对弹道性能有很好的改进作用。