• 丁羟四组元推进剂细观异质结构燃烧响应理论模型

  王茹瑶, 李军伟, 王小东, 曹俊维, 李强, 王宁飞

  优先出版日期:2025-07-25  DOI: 10.11943/CJEM2025056

  摘要(13) HTML(44) PDF(2.66 M)( 71)

  摘要：为了优化固体推进剂的燃烧性能以改善发动机的燃烧稳定性，以异质结构准一维燃烧模型（HeQu1-D）为基础，考虑丁羟四组元推进剂细观异质结构及非稳态传热过程，建立了丁羟四组元推进剂细观异质结构燃烧响应理论模型，并基于T型燃烧器试验进行了验证。针对不同氧化剂粒度、AP级配及铝粉含量变化下的丁羟四组元推进剂配方，在工作压强为12 MPa，扰动频率为250~2000 Hz条件下进行了计算分析，探究了组分含量、粒径级配、外部环境等变化条件下推进剂燃烧响应特性的变化规律。结果表明，模型能有效预示丁羟四组元推进剂在不同扰动频率下的燃烧响应特性，计算结果与实验拟合曲线的误差值最大为5.34%。调节AP和NA的粒度能明显改变推进剂的燃烧响应特性，且小粒径AP与大粒径NA更有助于推进剂的稳定燃烧。在组分含量方面，10%的AP被替换为RDX后，压力耦合响应函数峰值增大0.15，峰值频率减小25 Hz；10%的AP被替换为HMX后，压力耦合响应函数峰值增大0.43，峰值频率减小85 Hz。

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• 多腔室连续混合工艺及结构参数对压力及剪切力影响的模拟

  樊超, 李博豪, 张彭超, 魏宗亮, 秦能, 马宁, 谢中元

  优先出版日期:2025-07-25  DOI: 10.11943/CJEM2025055

  摘要(9) HTML(50) PDF(4.33 M)( 82)

  摘要：为强化对多腔室混合工艺安全性的认识，以某浇注PBX为对象，建立了基于欧拉方法的多腔室捏合机内多组分物料连续混合的多相流CFD数值模型，并开展试验验证了模型的可靠性。基于模型研究了桨叶转速、捏合间隙、桨叶构型等关键工艺及结构参数对混合安全刺激量的影响规律。结果表明，从进料腔室到出料腔室，各腔室内的压力水平逐渐降低；增大桨叶转速有利于降低腔室内的压力，但剪切刺激明显增强，随着桨叶转速从15 r·min^-1增加至75 r·min^-1，捏合机内的峰值压力从402966 Pa减小至258107 Pa，峰值剪切力从6268.5 Pa增大至16607.9 Pa；增大捏合间隙明显降低了腔室内的压力及剪切力，随着捏合间隙从1 mm增加至5 mm，捏合机内的峰值压力从391094 Pa减小至284478 Pa，峰值剪切力从8320.5 Pa减小至3982.6 Pa；相较于两翼-两翼型桨叶，四翼-两翼型桨叶由于具有更多的捏合位点会产生更强的剪切刺激，但桨叶翼型对捏合压力的影响较小，腔室1~7采用四翼-两翼型桨叶及两翼-两翼型桨叶时，捏合机内的峰值剪切力分别为7481.3 Pa和4518.1 Pa。

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• 基于有机硅包覆HMX的推进剂界面增强研究

  覃元, 蒲睿, 涂珑潇, 严启龙

  优先出版日期:2025-07-25  DOI: 10.11943/CJEM2025053

  摘要(11) HTML(46) PDF(3.77 M)( 88)

  摘要：为改善丁羟四组元复合固体推进剂的力学性能，本研究采用3-［2-（2-氨基乙基氨基）乙基氨基］丙基-三甲氧基硅烷（A1130）和脲丙基三乙氧基硅烷（A1160）对HMX及强约束HMX（qy-HMX）进行表面包覆改性，并应用于固体推进剂中。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）和差示扫描量热法-热重分析（DSC-TG）表征样品形貌结构和性能；通过电子万能试验机和动态热机械分析仪（DMA）评估硅烷包覆层对推进剂力学性能及界面特性的影响。结果表明，两种硅烷均能在晶体表面形成连续包覆层，晶型未改变；硅烷包覆抑制了HMX转晶，提高了相稳定性，HMX@A1130和HMX@A1160相变温度分别提升了2.3 ℃和9.8 ℃。力学测试表明，两种硅烷能有效提高推进剂在低温（-50 ℃）条件下的抗拉强度，A1130改性的推进剂在-50 ℃、500 mm·min^-1下的黏附指数由1.52降至1.24；在-50 ℃/10 mm·min^-1工况下，HMX@A1130和HMX@A1160改性推进剂的抗拉强度分别提升29.9%和31.6%，最大延伸率分别提升57.8%和125.3%。DMA结果表明，A1130改性推进剂的损耗因子tanδ峰值由空白配方的0.51降至0.47，降低了体系低温范围内的tanδ值，表明“脱湿”现象得到改善，断面形貌分析与拉伸及DMA测试结果一致。说明两种硅烷偶联剂的加入具有较显著的界面改性作用，A1130能抑制端羟基聚丁二烯HTPB体系的界面“脱湿”。

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• 含能材料机器学习研究的数据优化策略

  刘辰昊, 张蕾, 庞思平

  优先出版日期:2025-07-21  DOI: 10.11943/CJEM2025098

  摘要(59) HTML(248) PDF(1.71 M)( 281)

  摘要：机器学习作为新兴的数据驱动技术，为含能材料的智能化研发提供了新的技术途径。然而，含能材料的数据稀缺与数据异构性并存的难题，已成为制约其建模精度与推广应用的核心瓶颈。围绕当前含能材料数据的获取路径与存在的问题，从“数量扩展”与“质量提升”两个维度评述了主流的数据优化策略。在数据数量扩展方面，介绍了简化分子线性输入规范（Simplified Molecular Input Line Entry System，SMILES）枚举、生成对抗网络（Generative Adversarial Networks，GANs）与迁移学习等技术在提升模型泛化能力中的应用进展；在数据质量提升方面，探讨了异常值识别、预处理规范、特征工程对增强模型鲁棒性与可解释性的作用。研究表明，合理的数据优化不仅能有效缓解数据匮乏问题，还能显著提升模型在小样本和复杂结构条件下的预测稳定性与结构外推能力。最后，提出构建高通量实验平台、统一数据标准及发展智能化闭环体系的未来方向，为推动含能材料的数据生态构建与智能研发提供了可行路径与方法参考。

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• 基于电-磁-热耦合的半导体桥热爆安全性数值研究

  马佳旭, 封锋, 段佳宁, 张晓, 高博

  优先出版日期:2025-07-11  DOI: 10.11943/CJEM2025063

  摘要(96) HTML(12) PDF(1.70 M)( 264)

  摘要：为满足半导体桥火工品对安全电流与抗电磁辐射功率的双重约束要求，基于GJB 344A-2020《钝感电起爆器通用规范》：不发火试验标准，采用数值模拟方法，在COMSOL Multiphysics平台构建电-磁-热多物理场耦合模型，通过集成负温度系数（Negative Temperature Coefficient ，NTC）热敏电阻的并联分流机制，实时监测回路电阻并动态补偿电流输入，对比分析了恒流1 A、恒功率1 W及双约束1A1W 3种工况下热安全性的影响。结果表明：1 A恒流工况因回路电阻降至0.78 Ω，功率仅为0.78 W，偏离标准22%；1 W恒功率工况初始电流为0.91 A，低于安全阈值。动态调整策略通过闭环控制实现电流与功率协同稳定，桥区热平衡温度控制在449.06 K，较1 A恒流工况分流率由29%提升至41.26%，较1 W恒功率工况分流率提升0.6%。

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• 第三代含能材料热性能与燃烧反应研究进展

  刘丁, 张言, 牛诗尧, 赵凤起, 李思恒, 董英楠, 曲文刚

  优先出版日期:2025-07-10  DOI: 10.11943/CJEM2025016

  摘要(109) HTML(134) PDF(1.71 M)( 337)

  摘要：含能材料燃烧是一个复杂的多阶段过程。通过研究热分解与燃烧反应，建立精准的燃烧反应动力学模型，可有效预测含能材料的热行为，对其合成、生产、运输、贮存及在现代武器装备中的实际应用都有重要意义。相比于传统含能材料，第三代含能材料的能量密度更高，对其热稳定性提出了更高的要求。综述了第三代含能材料，包括离子型含能材料和共价型含能材料的热性能及燃烧研究进展。分别从热分解图谱、热分解路径和机理以及燃烧性能研究三方面，阐述了典型第三代含能材料热性能与燃烧反应研究现状，指出了目前研究存在的不足，并展望了第三代含能材料热行为的研究方向，提出需构建多尺度耦合研究体系：基于新型试验设备的燃烧参数高精度测量、燃烧中间体精准诊断、以及量子化学-机器学习-流体力学跨尺度建模，实现从自由基机理到宏观火焰传播的全链条解析。

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• 火工序列能量传输界面可靠性评估

  曾晓云, 穆慧娜, 秦国圣, 王寅, 李晓刚

  优先出版日期:2025-06-18  DOI: 10.11943/CJEM2025043

  摘要(75) HTML(124) PDF(1.27 M)( 452)

  摘要：针对火工序列能量传输界面的可靠性评估问题，提出了一种基于信仰统计推断法的可靠性评估方法。该方法充分考虑了能量传输界面数据的随机性特征，通过构建性能参数的概率分布模型，将先验知识与试验数据有机结合，实现了对界面可靠性的精确评估和随机性量化。研究首先建立了火工序列能量传输界面的可靠性模型；在此基础上设计了基于信仰统计推断的可靠性评估算法框架；为验证所提方法的有效性，分别与分位数修正法、蒙特卡罗方法的评估结果进行对比分析。结果表明，在样本量为3到70时，基于信仰统计推断法的评估结果与真实值的偏差最小，且具有良好的收敛性和稳定性。特别是在样本量小于等于10情况下，该方法表现出更接近置信度的覆盖率和良好的稳定性，有效克服了传统方法对样本量的依赖问题，为火工序列能量传输界面的可靠性评估提供了新的方法。

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• 火炸药领域的核壳结构Al基复合材料研究进展

  董英楠, 姜一帆, 赵凤起, 李思恒, 刘丁, 曲文刚

  优先出版日期:2025-06-11  DOI: 10.11943/CJEM2024304

  摘要(106) HTML(260) PDF(3.77 M)( 518)

  摘要：核壳结构能有效抑制Al基复合材料燃烧产生的大颗粒Al凝团，提升Al粉释能效率，改善Al粉的点火性能和燃烧释能特性。本研究从核壳结构Al基复合材料的特点出发，介绍了核壳结构Al基复合材料的研究进展，讨论了核壳结构Al基复合材料的常用制备方法，分析了不同组成对核壳结构Al基复合材料的燃烧性能、能量释放效率以及稳定性等方面的影响，并给出核壳结构Al基复合材料潜在的应用与发展方向：优化核壳结构制备技术并实现规模化生产的同时，调控包覆材料组分或在基体-包覆层界面构筑功能化介层，可有效改善材料燃烧过程中的传质传热特性。

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• 不同温度和应力水平下HTPB复合固体推进剂的蠕变力学性能

  王哲君, 张砚珅, 强洪夫, 陈家兴, 武锐

  优先出版日期:2025-06-11  DOI: 10.11943/CJEM2025049

  摘要(85) HTML(116) PDF(2.00 M)( 528)

  摘要：为研究三组元端羟基聚丁二烯（HTPB）复合固体推进剂在不同温度和应力水平下的蠕变力学性能，基于自研机械式蠕变性能测试装置、温湿度环境箱和高清相机等设备，开展了10 ℃、25 ℃、40 ℃和55 ℃ 4个环境温度下0.072~0.712 MPa应力水平范围内推进剂的蠕变力学响应测试，获得了应变-蠕变时间曲线及典型力学性能参数随试验环境温度和应力水平的变化规律，并建立了反映较宽加载条件下推进剂破坏性能的蠕变断裂时间主曲线。结果表明，随应力水平提高，推进剂的应变-蠕变时间曲线特性由3阶段转变为4阶段，而环境温度的升高可降低使曲线特性呈现4阶段的临界应力水平，且该应力水平满足指数型下降规律，其数值从10 ℃条件下的0.562 MPa降至55 ℃时的0.262 MPa，降低比值达53.38%；推进剂的初始蠕变柔量随环境温度升高而增大，但几乎不随应力水平升高而改变。当环境温度和应力水平均升高时，蠕变速率增大、蠕变断裂时间缩短、累积损伤程度增大、累积损伤速率加快，而断裂应变总体上仅对应力水平的改变比较敏感，且随应力水平提高而呈线性增加趋势。55 ℃、0.412 MPa作用下的蠕变速率约为10 ℃同等应力水平时的493倍，蠕变断裂时间约为25 ℃同等应力水平时的2.14%；基于不同环境温度下的蠕变断裂时间和应力水平的双对数试验数据，利用环境温度-应力水平等效关系，建立了推进剂的蠕变断裂时间主曲线，并获得了主曲线和温度移位因子的指数型数学表达式，采用该表达式经计算确保25 ℃条件下立式贮存的SRM药柱在15年内不发生蠕变断裂破坏的加载应力水平应低于0.2176 MPa。

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• HTPB推进剂粘接试件的多角度拉伸试验与数值模拟

  张学深, 沈肖胤, 周辉, 王学仁, 丁丽, 张东升

  优先出版日期:2025-06-11  DOI: 10.11943/CJEM2025064

  摘要(88) HTML(100) PDF(3.79 M)( 502)

  摘要：提高装药结构完整性对保障固体火箭发动机工作稳定性有重要意义。对HTPB推进剂粘接试件开展多角度拉伸加载试验，拉伸过程中使用双目相机结合三维数字图像相关方法对粘接试件的变形场进行分析；根据试件的细观结构，基于颗粒脱湿、基体断裂以及粘接界面脱粘三种损伤模式，建立了粘接试件的细观内聚力模型并进行数值模拟分析。探索了不同拉剪应力状态下黏接试件的损伤演化规律、开裂机理以及破坏形式。试验结果表明：HTPB推进剂粘接试件在拉剪混合应力状态下更容易发生损伤，随着拉伸角度的增大，试件的承载能力下降并且会产生更大的拉伸位移；临界状态时推进剂粘接试件应变较大的区域即是宏观裂纹萌生的位置。数值模拟结果表明：第一主应力是影响固体推进剂裂纹产生的主要因素并且当第一主应力值大于0.548 MPa时会导致裂纹的萌生；拉伸角度越小，推进剂内部颗粒与基体越容易发生脱湿；拉伸角度越大，推进剂/衬层界面越容易脱粘并且裂纹扩展的位置越靠近推进剂/衬层界面。

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• 深度学习技术赋能工程结构爆炸毁伤评估

  冯彬, 陈力

  优先出版日期:2025-06-26  DOI: 10.11943/CJEM2025083

  摘要(58) HTML(68) PDF( 371)

  摘要：

• 活性射流侵彻-内爆作用下半无限混凝土靶中应力波效应

  周鑫, 冯彬, 陈力, 王瑞琪, 李裕春

  优先出版日期:2025-07-07  DOI: 10.11943/CJEM2025079

  摘要(41) HTML(38) PDF( 302)

  摘要：为了研究活性射流侵彻-内爆作用下半无限混凝土靶中应力波效应，开展了两组活性射流侵爆试验，获得了混凝土中的应力波数据和典型的混凝土靶破坏模式。利用LS-DYNA软件，结合重启动算法对活性射流侵彻-内爆过程进行分阶段模拟，并分析了活性射流侵爆联合作用下混凝土中应力波传播特性。研究结果表明：数值模拟的应力波及靶体破坏特征与试验结果吻合较好，活性射流侵彻阶段，混凝土主要先后受到动态应力波区和静高压区的加载作用发生破坏，其中后者加载速度更快，但作用时间更短。活性射流侵彻造成的混凝土损伤加快了能量耗散，降低了爆炸阶段的峰值应力，但加速了应力波传播，与未损伤靶体相比，射流侵彻后的靶体中爆炸峰值应力最大降低了47%，应力波传播速度增长率最高可达7%。然而，当测点深度超度335 mm时，射流侵彻对爆炸阶段的影响可以忽略不计。

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• 多级扩散室坑道内爆炸冲击波的衰减特性数值模拟研究

  陆邱, 彭永, 王子国, 程浩, 李翔宇, 李志斌

  优先出版日期:2025-06-28  DOI: 10.11943/CJEM2025072

  摘要(47) HTML(38) PDF( 370)

  摘要：为高效衰减坑道内爆炸冲击波强度，提出了在坑道内设置连续多个扩散室的防护设计思想。基于数值仿真方法，系统探讨了多级扩散室结构参数对消波效率的影响规律，考察了冲击波压力为2~11 MPa、正压时长为18.25~1000 ms在含单/双/三级扩散室坑道内的传播衰减特征。研究结果表明：扩散室数量的增加可有效提升坑道的消波效率，冲击波经过三级扩散室坑道后的压力峰值比经过相同长度无扩散室直坑道的压力峰值低81.08%，而扩散室之间的间距对坑道消波效率的影响比较有限；在扩散室总长度相等条件下，相比单个长的扩散室以及二级扩散室，三级扩散室对冲击波的衰减效果最好；相同正压时长下随着冲击波压力的增大，多级扩散室坑道的消波效率缓慢增强；相同超压峰值条件下，三级扩散室坑道的消波效率随正压时长的增加而大幅降低，但在1000 ms正压时长下仍能保持43.38%的消波效率。

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• 孔内分层装药爆破破岩成腔机理及应用

  程兵, 叶福, 汪泉, 徐颖, 程扬帆, 李洪伟, 王梦想

  优先出版日期:2025-06-26  DOI: 10.11943/CJEM2025040

  摘要(73) HTML(78) PDF( 374)

  摘要：为了研究孔内分层装药爆破破岩成腔机理，首先通过理论分析和模型试验探究孔内分层装药对深孔掏槽破岩成腔效果的影响，并采用数值模拟揭示岩体破坏抛掷历程与破岩成腔机理，通过现场试验验证其应用效果。结果表明：孔内分层装药能够实现炸药能量的均匀分布和先后释放，可以消除槽腔上部大块岩石、削弱槽腔底部围岩的约束作用，从而达到96.5%的成腔效率；数值模拟实现了爆破历程的可视化，并且模拟结果证实了能量的均匀分布和先后释放对破岩成腔的有利作用；与传统掏槽爆破技术相比，采用孔内分层装药掏槽技术，循环进尺和炮孔利用率分别提高了0.45 m和17.3%，炸药和雷管单耗分别降低了0.42 kg·m^-3和0.21 PCS·m^-3，证实了孔内分层装药掏槽技术在深孔爆破中的适用性。

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• 局部爆炸荷载作用下浅埋防护工事支撑结构层的动力分析方法

  陈力, 刘思嘉

  优先出版日期:2025-07-09  DOI: 10.11943/CJEM2025084

  摘要(70) HTML(32) PDF( 256)

  摘要：为解决浅埋成层式工事中分配层厚度受限所导致的爆炸荷载高度局部化问题，提出了一种可考虑荷载局部化特征的等效单自由度动力分析方法，用于支撑结构层顶板的响应评估。基于选取的振型函数与能量等效原理，建立了结构在弹性与塑性响应阶段的动力系数计算方法，并通过有限元模拟验证其有效性。结果表明，均布荷载下的静挠曲线仍可作为局部荷载作用下的振型函数，误差在可接受范围内。若将局部荷载按等冲量原则简化为均布荷载进行设计，结构最大位移可能被严重低估，误差最高可达9.7倍。在结构塑性响应阶段，结构抗力动力系数与塑性变形程度呈负相关。荷载总作用时间与结构自振频率的乘积对结构的响应影响显著：当该乘积小于等于1时，结构响应受冲量主导；当其接近10时，适度延长升压时间有利于结构承受更大的爆炸荷载；当该乘积大于等于50时，延长升压时间的增益效果趋于饱和。该方法能有效刻画浅埋工事支撑结构层在局部爆炸荷载下的动力响应特征，为相关防护结构的抗爆设计提供理论依据。

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• 类胡萝卜素对硝化棉/吸收药的安定作用

  李亮, 赵杨, 金波

  优先出版日期:2025-06-13  DOI: 10.11943/CJEM2025044

  摘要(81) HTML(56) PDF( 497)

  摘要：类胡萝卜素具有优异的自由基捕获能力和较低的生物毒性，为探究其作为推进剂安定剂的应用潜力，采用差热分析法、甲基紫试纸试验、等温热失重法、真空安定性试验和绝热加速量热法等测试方法，研究了番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和虾青素4种典型类胡萝卜素对硝化棉和吸收药体系的安定作用。结果表明，4种类胡萝卜素均可显著增强硝化棉及吸收药的热稳定性，其安定效果优于传统安定剂。其中，虾青素使硝化棉的甲基紫试纸变色时间延长40 min，热失重率降低17.90%，绝热分解最高温升速率降低0.134 ℃·min^-1，单位质量释放的气体压力减少12.0 kPa；使吸收药的甲基紫试纸变色时间延长34 min，热失重率降低14.18%，表现出最优异的性能。结合自由基清除能力测试和中间体结构分析对类胡萝卜素的安定机理进行了探究。结果显示，类胡萝卜素能够高效捕获氮氧自由基，当浓度达到8 mmol?L^-1时，其清除率接近90%，有效抑制了硝化棉和吸收药的自催化分解过程；同时，其生成的二次衍生物不含亚硝胺基团，显著降低了毒性风险。

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• 2-硝基-3-酮-7-硝亚胺基-2，4，6，8-四氮杂双环［3.3.0］辛烷的合成和性能

  张佩炜, 杨海君, 江天宇, 陈诗罗, 刘天林

  优先出版日期:2025-06-28  DOI: 10.11943/CJEM2025054

  摘要(57) HTML(32) PDF( 370)

  摘要：四氮杂双环分子以其高密度和爆轰性能受到含能分子合成人员的广泛关注。为拓展四氮杂双环分子的骨架类型和探究不同骨架间的内在关系，本研究以硝基胍、乙二醛和尿素为原料，采用两步环化反应构建出四氮杂双环骨架，再进行硝化的方法，获得了2-硝基-3-酮-7-硝亚胺基-2，4，6，8-四氮杂双环［3.3.0］辛烷（4），该化合物是一种同时兼具甘脲与甘胍结构的新型四氮杂双环分子。通过傅里叶红外光谱，核磁共振，元素分析，X-射线单晶衍射对中间体及目标化合物进行结构确认，获得骨架化合物晶体3·0.5H₂O和目标化合物晶体4。其中目标化合物晶体4属于三斜晶系，P-1空间群，密度达到1.881 g·cm^-3（150 K），晶胞参数为a=6.5172（3） Å，b=9.4087（4） Å，c=13.6334（5） Å，α=γ=90°，β=102.542（2）°。对化合物4进行TG-DSC同步热分析测试，使用原子化法和EXPLO5软件计算其生成焓和爆轰性能，BAM方法测试其机械感度，结果显示化合物4热分解温度达到243 ℃，理论爆速爆压分别为8538 m·s^-1，30.17 GPa，撞击感度和摩擦感度分别为10 J，120 N，具有良好的爆轰性能和热稳定性。

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• TNT基含铝炸药水下近场爆炸冲击波载荷及驱动特性

  柳剑, 白帆, 张龙辉

  优先出版日期:2025-06-13  DOI: 10.11943/CJEM2025021

  摘要(106) HTML(74) PDF( 506)

  摘要：炸药水下近场爆炸压力高、衰减快，测试难度大。为探究含铝炸药水下近场爆炸冲击波载荷及其驱动特性，根据强冲击波驱动气背金属板运动理论，建立了基于金属板运动计算入射冲击波压力的模型。通过TNT炸药水下爆炸5 R₀处驱动3 mm气背金属飞片的试验，验证了冲击波压力计算模型的准确性。并采用数值仿真方法探究球形TNT装药水下爆炸2 R₀~6 R₀（装药半径）距离处自由场冲击波压力及其对3 mm厚度钢金属气背飞片的驱动规律，并根据飞片速度-时程数据计算得到了发生空化现象前的冲击波压力。研究结果表明：对于含铝炸药，2 µm铝粉含量每增加5%，飞片加速时间增加约4.4%；铝粉粒度越大，飞片的加速时间越长，而最大速度却显著减小；20 µm及2 µm铝粉在爆轰反应区吸收能量，导致TNT炸药爆压、爆速下降，而200 nm铝粉在爆轰反应区部分参与反应并正向支持爆轰波传导。

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• 混凝土非均质性对RC梁冲击响应尺度效应的影响机制

  金浏, 吴少雄, 张仁波, 李健, 杜修力

  优先出版日期:2025-07-03  DOI: 10.11943/CJEM2025066

  摘要(49) HTML(34) PDF( 316)

  摘要：钢筋混凝土（reinforced concrete， RC）结构在服役过程中常遭受冲击荷载作用，导致其动力响应十分复杂，往往难以预测。为了系统分析混凝土非均质性这一特征对几何相似RC梁冲击响应及尺度效应的影响，基于对照分析的方法，建立了均质RC梁（Homogeneity， HMG）与两种非均质RC梁（Heterogeneity-Ⅰ，HTG-Ⅰ和Heterogeneity-Ⅱ，HTG-Ⅱ）模型。在冲击荷载作用下分别对比分析位移、冲击力及支反力响应，并进一步从损伤模式、挠度曲线及能量吸收角度探讨其尺度效应的内在机理。研究结果表明，混凝土非均质性这一特征是导致几何相似RC梁位移响应产生尺度效应的原因之一，但其对冲击力和支反力响应的影响较小。造成上述现象的内在机理可能是非均质性会引起不同的损伤路径，结合挠度曲线和能量吸收角度分析，进而发现非均质性增强了RC梁的局部响应。同时，冲击速度在3.6~7.4 m·s^-1内，冲击速度越大，位移响应的尺度效应会越显著。

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• 建筑结构内部爆炸毁伤快速计算方法评价

  张云峰, 高浩鹏, 吴易烜, 随亚光, 刘文祥, 张德志

  优先出版日期:2025-06-13  DOI: 10.11943/CJEM2024297

  摘要(71) HTML(42) PDF( 499)

  摘要：近年来，基于工程经验的快速计算方法逐渐成为建筑结构内部爆炸毁伤评估的重要工具之一。为综合评估5种典型快速计算方法（FIST方法、等效当量-爆炸距离图表法、等效动载法、能量法以及等效当量法），开展了2种工况下3层足尺砖混建筑内爆试验。采用上述5种快速计算方法对不同爆炸工况下的建筑内爆毁伤进行评估，提出了五维计算能力评价指标及打分规则，基于此对比分析了各快速计算方法，讨论了其毁伤评估能力差异的原因，并给出了具体改进建议。结果表明：等效当量-爆炸距离图表法对建筑结构内部爆炸毁伤评估适用性较差；FIST方法、等效当量法对砖墙构件计算精度较高；能量法对楼板构件计算精度较高，但计算效率偏低；等效动载法计算效率较高，但计算精度偏低。充分考虑冲击波在复杂建筑结构内的传播规律，通过提高数值模拟规模修正当量传播系数是FIST类方法和等效当量类方法提高计算能力的主要途径。

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• CuSt₂@F₂₃₁₄双层包覆硝酸钾及其对B基点火药性能的协同作用

  李浩, 宫正, 任勇, 孙杰

  优先出版日期:2025-07-02  DOI: 10.11943/CJEM2025038

  摘要(44) HTML(36) PDF( 319)

  摘要：为解决硝酸钾（KNO₃）吸湿导致的硼/硝酸钾点火药贮存性能下降问题，研究提出一种基于原位反应与溶剂-反溶剂法的双层包覆改性策略。首先，通过硬脂酸与醋酸铜原位反应在KNO₃表面构建硬脂酸铜（CuSt₂）包覆层，其次，采用溶剂-反溶剂法在KNO₃@xCuSt₂表面包覆三氟氯乙烯-偏氟乙烯共聚物（F₂₃₁₄），制备CuSt₂@F₂₃₁₄双层包覆KNO₃，最后，将双层包覆KNO₃和B按照质量比3∶1均匀混合，获得配方优化改进的B/KNO₃@xCuSt₂@yF₂₃₁₄点火药，以协同调控点火药的疏水性能及反应活性。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）、电感耦合等离子体光谱仪（ICP）证实了KNO₃颗粒表面依次包覆了CuSt₂和F₂₃₁₄。利用接触角测量仪研究了样品的疏水性，同时使用热分析仪、激光点火试验评价改性KNO₃对点火药热反应和燃烧性能的影响。结果表明：CuSt₂@F₂₃₁₄双层包覆KNO₃的疏水性能优于CuSt₂和F₂₃₁₄单包覆KNO₃的疏水性能（未包覆的KNO₃水接触角为0°），当CuSt₂和F₂₃₁₄双包覆层比例分别为6%和2%时，制备的KNO₃@6%CuSt₂@2%F₂₃₁₄及其硼基点火药的综合性能最优，KNO₃@6%CuSt₂@2%F₂₃₁₄的水接触角提高至95.8°，B/KNO₃@6%CuSt₂@2%F₂₃₁₄的放热量提高至3200.67 J·g^-1，与未改性KNO₃和B（质量比3∶1）均匀混合获得的B/KNO₃点火药（2601.69 J·g^-1）相比提高23%，同时热反应的起始温度降低约23 ℃。激光点火试验结果显示，与B/KNO₃点火药相比，B/KNO₃@6%CuSt₂@2%F₂₃₁₄点火药的点火延迟时间短，火焰稳定，具有良好的激光点火性能。本研究通过KNO₃表面双包覆层的构筑，实现了B/KNO₃@6%CuSt₂@2%F₂₃₁₄点火药疏水性能与反应活性的协同增强。

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• 含能快递-2025年第7期

  Ballatore

  优先出版日期:2025-07-21  DOI: 10.11943/CJEM2025156

  摘要(18) HTML(14) PDF( 116)

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• 抗爆墙防护效应影响因素研究进展

  菅冰玉, 肖伟芳

  优先出版日期:2025-07-16  DOI: 10.11943/CJEM2025123

  摘要(42) HTML(26) PDF( 233)

  摘要：近年来，意外爆炸事故的频繁发生引发了防护工程学界对抗爆墙结构的深入研究和广泛应用。本研究根据抗爆墙的发展顺序、结构特点和抗爆机理，将抗爆墙分为传统抗爆墙和新型抗爆墙进行评述。传统抗爆墙主要采用传统建筑材料，通过墙体本身的特性来抵抗爆炸冲击波，而新型抗爆墙则通过材料和结构的创新进一步提高其抗爆性能。材料创新主要包括采用高强度材料、纤维增强复合材料等制作墙体、掺入墙体原材料（如混凝土）或贴于墙体表面，以提高墙体的整体强度和稳定性。结构创新则涉及多层墙体结构、夹层填充等设计，旨在通过发挥不同材料各自的性能优势来增强整体抗爆效果。本研究从抗爆性能评估、应用场景、试验和数值模拟方法以及其相关研究结果进行了总结归纳，涵盖了抗爆墙的材料选择、尺寸设计、形状优化和加固方法等关键因素，可为未来的抗爆墙设计提供参考依据。

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• 专题导言--工程结构爆炸毁伤分析与评估

  冯彬

  优先出版日期:2025-07-23  DOI: 10.11943/CJEM2025157

  摘要(9) HTML(8) PDF( 74)

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2025年第33卷第6期      

>含能快递

• 含能快递-2025第6期

  梁导伦

  2025,33(6):555-556, DOI:

  摘要(212) HTML(29) PDF(1.05 M)( 610)

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>制备与性能

• 4，4，8，8-四硝基-2，6-二氧杂金刚烷的合成及表征

  李欢, 周琪, 侯天骄, 王桂香, 罗军

  2025,33(6):557-564, DOI: 10.11943/CJEM2025012

  摘要(246) HTML(62) PDF(1.02 M)( 594)

  摘要：以 9-氧杂双环［3.3.1］壬-2，6-二烯为原料经氧化环合、氧化、肟化、偕硝化四步反应合成了一种新型笼状含能化合物4，4，8，8-四硝基-2，6-二氧杂金刚烷。利用核磁共振、红外、元素分析对目标化合物进行了结构表征，通过X-射线单晶衍射确定了晶体结构，采用热重分析（TG）和差示扫描量热法（DSC）联用研究了热稳定性，通过EXPLO5预测了爆轰性能。结果表明，4，4，8，8-四硝基-2，6-二氧杂金刚烷的晶体密度为1.75 g·cm^-3，属单斜晶系，P2₁/c空间群，起始分解温度为190.6 ℃，爆速为7705 m·s^-1，爆压为25.75 GPa。

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• 一种新型吡唑并三嗪含能K-MOF的合成及性能

  陈政国, 张莉, 邹佳, 李浩然, 张笑天, 谢虎根, 石海川, 周乾再, 黄明, 杨海君

  2025,33(6):565-572, DOI: 10.11943/CJEM2025024

  摘要(160) HTML(19) PDF(1.23 M)( 542)

  摘要：以5-氨基吡唑为原料，经重氮化环化、环加成和硝化反应合成得到富氮稠环与钾离子形成的三维含能金属有机骨架（3D EMOF）化合物4-硝氨-3，8-二硝基吡唑并［5，1-c］［1，2，4］三嗪钾盐（4）。采用核磁共振（NMR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、质谱（MS）、X-射线单晶衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）等对化合物4进行了分析表征，运用BAM标准测试方法测试了摩擦感度和撞击感度，并基于等键反应方程与EXPLO5软件预测其爆轰性能。结果表明，化合物4的晶体属于单斜晶系，P2₁/c空间群，具有三维金属有机骨架（MOF）结构，150 K时密度高达2.021 g·cm^-3；化合物4的热分解温度为203.4 ℃，理论爆速为8717 m·s^-1，理论爆压为33.5 GPa，摩擦感度为168 N，撞击感度<3 J。

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• 两种新型高氯酸基钙钛矿含能材料的合成、结构与性能

  张鑫慧, 邓沐聪, 张春杰, 胡双启, 冯永安

  2025,33(6):573-580, DOI: 10.11943/CJEM2025047

  摘要(243) HTML(37) PDF(1.22 M)( 599)

  摘要：作为一种新兴的高能物质，钙钛矿含能材料研究方兴未艾，其种类和数量有待加速拓展。研究采用溶液法合成首个高氯酸基的双钙钛矿含能材料｛（C₆H₁₄N₂）₂［Na（NH₄）（ClO₄）₆］｝_n（DPE-1）且制得单钙钛矿含能材料［（C₄H₁₂N₂）K（ClO₄）₃］_n（PAP-2），研究了DPE-1和PAP-2的化学结构、热稳定性、爆轰性能和机械感度。X-射线单晶衍射分析表明，DPE-1具有双钙钛矿结构，属Pa-3空间群，PAP-2具有单钙钛矿结构，属Pnma空间群。DPE-1的热分解温度、爆轰能量和机械感度分别为T_dec=368.9 ℃、D=8858 m·s^-1、p=38.4 GPa、IS＞40 J、FS=20 N，与已报道的高碘酸基双钙钛矿含能材料（C₆H₁₄N₂）₂［Na（NH₄）（IO₄）₆］｝_n（DPPE-1）相比均大幅度改变，验证在双钙钛矿结构空间中寻求高性能绿色起爆药的可行性。PAP-2与同系列的单钙钛矿含能材料具有相当的热稳定性（T_dec＞280 ℃）和爆轰能量（爆速D＞8500 m·s^-1且爆压p＞30 GPa），但撞击感度显著增高，摩擦感度明显降低。

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• 表面改性硼及硼铝复合粉的制备和性能

  伍俊英, 王健宇, 刘新航, 胡良, 尚伊平, 刘丹阳, 陈朗

  2025,33(6):581-588, DOI: 10.11943/CJEM2024290

  摘要(164) HTML(22) PDF(1.68 M)( 540)

  摘要：硼粉因其较高的质量热值、体积热值和洁净的燃烧产物，常被用作可燃剂，然而硼粉表面的氧化层使硼粉点火困难且燃烧效率低。为此，研究利用氧化硼在乙腈溶剂中易溶解的特性，以热乙腈为控制剂湿法球磨硼粉，去除其表面氧化膜得到活性较高的预处理硼粉；再以乙腈-正己烷为双控制剂，将其与高活性金属铝二次球磨得到硼铝质量比分别为10/90，20/80，30/70，40/60的硼铝复合粉。对预处理硼及硼铝复合粉的形貌特征、热重、点火与燃烧特性进行了测试。结果表明：预处理硼粉的表面氧化硼含量降低，在空气中加热时更容易与氧气反应，质量增加百分数比未处理的硼粉多25.6%；所得硼铝复合粉的表面氧化硼的含量降低，活性硼含量增高，点火燃烧性能显著得以改善，其中硼铝质量比例为60/40的复合粉在空气中加热质量增加93%，低加热速率下点火温度为738.1 ℃，颗粒燃烧时间为11.2 ms。

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>推进与发射

• PVDF含量对铝基固体推进剂燃烧性能的影响规律

  陈文聪, 邓皓源, 石情文, 张子怡, 孙一, 罗国强, 沈强

  2025,33(6):589-600, DOI: 10.11943/CJEM2025008

  摘要(168) HTML(35) PDF(6.54 M)( 578)

  摘要：为研究聚偏二氟乙烯（PVDF）含量对铝基固体推进剂燃烧性能的影响。通过溶剂-非溶剂法制备了包覆量为2%~14%的Al@PVDF复合粉体。结合热重-差热分析、定容燃烧及同步点火等测试方法，对比分析了复合铝粉的热反应性和相应固体推进剂的能量及燃烧性能。结果表明，PVDF包覆结构能显著提高铝粉的热反应性，PVDF包覆量为6%时，铝粉的热增重和放热焓达最大值78.96%和16.14 kJ·g^-1。随PVDF含量的增加，固体推进剂的释能量呈先增后减，再增再减的变化趋势，包覆量为10%时，固体推进剂最大放热量为6026 J·g^-1、增压值为4.45 MPa；铝氧反应的点火延迟由53 ms降低至12 ms；燃速压力指数由0.43降至0.36再降至0.26的三阶段演变。冷凝燃烧产物（CCPs）阐明了PVDF含量对燃烧性能的阶段性作用机制：低包覆量（2%~4%）时，热解产物抑制铝熔融团聚；中包覆量（6%~8%）时，能加速颗粒破碎点火，还会诱发二次团聚；高包覆量（10%~14%）时，过量热解产物会促进团聚体在气相区的二次破碎。

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• B/AP/PVDF复合含能微球的悬浮燃烧特性

  强月, 梁导伦, 王军, 王珊, 王建, 许王子, 林日琛, 沈德魁

  2025,33(6):601-609, DOI: 10.11943/CJEM2025065

  摘要(177) HTML(28) PDF(1.59 M)( 604)

  摘要：硼（B）基复合含能材料的能量密度较大，广泛应用于火炸药领域。研究通过乳液和溶剂蒸发法用不同聚偏二氟乙烯（PVDF）质量含量（5%、10%、15%和20%）制备了B/高氯酸铵（AP）/PVDF复合含能微球，并采用扫描电子显微镜对其表面微观形貌进行表征，利用超声悬浮激光点火系统研究了不同PVDF含量的复合含能微球悬浮燃烧特性，通过对B/AP/PVDF复合含能微球微爆燃烧特性的在线诊断，筛选出燃烧特性最优的PVDF含量的微球。结果表明，所得微球表面近似球形，其悬浮燃烧可分为发展燃烧、稳定燃烧和衰减燃烧3个阶段，过程中都伴有“微爆”现象，PVDF含量为10%时具有最大的火焰面积和亮度，最强的BO₂发射光谱（11291.8 counts），最大的BO₂峰值面积积分（128516.8）和最高的表面燃烧温度（1243.8 ℃），这些结果表明微球的PVDF含量为10%时具有最优的燃烧特性和能量释放特性。

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• TDI体系固化反应原位拉曼光谱研究及密度泛函理论计算

  洪天骄, 康燕, 田鹏飞, 轩福贞

  2025,33(6):610-616, DOI: 10.11943/CJEM2025009

  摘要(131) HTML(27) PDF(1.18 M)( 523)

  摘要：为了研究原位光谱技术在甲苯二异氰酸酯（TDI）体系含能材料固化反应过程监测中的应用，采用原位拉曼光谱和红外光谱方法研究了3，3-双（叠氮甲基）氧杂环丁烷与四氢呋喃共聚醚（PBT）-TDI体系固化反应前后谱图，分析了可用于定量监测固化反应进程的拉曼特征峰，并对监测结果进行了评估；采用密度泛函理论（DFT）方法对反应物和产物的拉曼光谱图特征峰振动模式进行了指认，讨论了利用红外光谱和拉曼光谱方法监测的固化反应结果间的关联性。结果表明：PBT-TDI体系拉曼光谱中的1534 cm^-1峰信噪比过低，不适用于定量分析；基于拉曼光谱中1743 cm^-1峰计算的体系反应程度高于1505 cm^-1峰及红外光谱2269 cm^-1峰所得结果；拉曼光谱中的1505 cm^-1峰与异氰酸酯基团（NCO）伸缩振动相关，由1505 cm^-1峰和红外光谱2269 cm^-1峰计算得到的反应程度结果间的差异来自于单个NCO基团参与反应的TDI分子数量，两者具有互补作用。

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• 固体推进剂固化体积收缩率及固化动力学的模拟研究

  周涛, 杜燕桃, 谢旭源, 钟山伟, 俞育洋, 刘向阳, 周东谟

  2025,33(6):617-624, DOI: 10.11943/CJEM2025028

  摘要(174) HTML(32) PDF(1.23 M)( 556)

  摘要：设计了一种固体推进剂固化体积收缩率测试装置，开展了HTPB/IPDI推进剂固化体积收缩率在线监测试验，获得了推进剂固化过程中的固化体积收缩率与时间变化关系，通过构建固化体积收缩率-固化度-固化动力学关联关系，获得了推进剂在固化过程中的固化度变化规律以及固化动力学模型。结果表明：HTPB/IPDI推进剂固化过程中固化体积收缩率变化呈三段式S型变化规律，最大固化体积收缩率约为0.108%，最大固化反应速率为7.809×10^-6；在等温固化过程中HTPB/IPDI推进剂的固化反应速率曲线呈钟形曲线，推进剂热固化具有自催化特性；HTPB/IPDI推进剂自催化动力学模型的指前因子A₀为379.087 s^-1，反应级数m、n分别为0.711、1.501。研究结果为测试推进剂固化体积收缩率、明晰复合固体推进剂固化反应特征提供一种新方法。

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• 基于机器学习的超细HNS固相熟化预测模型

  朱金灿, 王超, 曹洪滔, 王敦举, 张浩斌, 李诗纯, 金波, 刘渝

  2025,33(6):625-634, DOI: 10.11943/CJEM2025060

  摘要(187) HTML(23) PDF(1.79 M)( 638)

  摘要：超细六硝基茋（HNS）因其优异的热稳定性和良好的高压短脉冲性能，在冲击片雷管等领域得以广泛应用。然而，在超细HNS的使役过程中因其高表面能，易发生固相熟化。尽管已有研究从不同角度探讨了温度、残余溶剂和时间等因素对超细HNS固相熟化过程的影响，但这些研究大多集中于单一或少数几个因素的分析，尚未建立能够整合多种影响因素的预测模型。为此，研究基于先前通过小角X射线散射（SAXS）在不同温度条件和残余N，N-二甲基甲酰胺（DMF）含量下获得的比表面积（SSA）和相对比表面积（RSSA）数据，采用机器学习方法以及优化的经验模型，构建了一个综合考虑时间、温度和残余DMF含量的预测模型。结果显示，在训练集上，随机森林预测的R²达到了0.9989，多项式回归模型拟合的R²为0.9091，优化后的经验模型的R²为0.9129。通过对比这三个模型的预测效果，找出了最适合预测超细HNS固相熟化进程的模型。此外，通过纯度测试、扫描电子显微镜（SEM）等手段揭示了颗粒特性的差异对超细HNS固相熟化程度具有显著影响。本研究提供了一种预测超细HNS固相熟化进程的方法，为探索其熟化机理及优化贮存稳定性奠定了基础。

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• 压装工艺参数对异形药柱装药影响的模拟研究

  罗春旺, 苟瑞君, 于晓东, 张树海, 张鹏, 裴水旺

  2025,33(6):635-644, DOI: 10.11943/CJEM2024279

  摘要(202) HTML(35) PDF(2.39 M)( 591)

  摘要：为了探究异形装药结构药柱压制效果以及压制安全性的影响因素，采用Marc有限元软件的连续介质动力学方法对装药直径D=88 mm、成型高度H=132 mm、锥角α=60°的异形JH-2药柱压制成型过程进行了数值模拟分析，系统研究了压制压力、压制速率、初始相对密度、摩擦系数以及保压时间等工艺参数对药柱成型密度及内部应力的影响。结果表明：成型异形装药内部密度和应力分布不均匀，存在明显的密度松散区和应力集中区域；压制压力、初始相对密度、保压时间和摩擦系数同时影响药柱的成型密度和应力分布，压制压力、初始相对密度和压制速率以及装药结构则是影响异形药柱应力集中的主要因素；针对此异形装药结构，当压制压力取300~350 MPa、压制速率为1.5 mm∙s^-1、初始相对密度为0.65、摩擦系数为0.15、保压时间选择120 s时，异形药柱的密度分布相对均匀，应力梯度差小，能提高成型质量，减小应力集中并避免裂纹产生，保证装药安全。

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• 图像末制导炮弹内弹道性能与发射过载分析

  蔡灿伟, 宁全利, 邓海飞, 张之文, 刘立稳

  2025,33(6):645-657, DOI: 10.11943/CJEM2025023

  摘要(145) HTML(27) PDF(1.82 M)( 536)

  摘要：为准确分析图像末制导炮弹内弹道性能及所受的发射过载，根据适配的火炮发射平台、发射装药特性与作用原理，研究了不同装药号发射的内涵本质，建立了图像末制导炮弹内弹道两相流模型，依据两种不同工况条件仿真与实测的相关数据对模型进行了合理性验证；以此为基础，基于验证的内弹道两相流模型，分析了某型图像末制导炮弹不同装药号发射时膛内压力波动、弹丸膛内运动等的演变规律，并通过搭建的发射过载工程计算模型，研究了该型图像末制导炮弹在各装药号下所受的发射过载特性。结果表明，两种验证工况下的膛底最大压力和弹丸炮口速度的相对误差均在2%以内，仿真与实测的膛底压力和膛内压力波随时间的变化规律吻合度也均较高；基于验证的模型获得的不同装药条件下图像末制导炮弹内弹道性能与发射过载变化规律与实际发射过程的一般规律一致。

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>综述

• 高能耐热化合物合成研究进展

  付辉, 单雨佳, 田天, 王金鑫, 王涛, 张文全

  2025,33(6):658-670, DOI: 10.11943/CJEM2025006

  摘要(224) HTML(34) PDF(1.65 M)( 600)

  摘要：根据分子连接方式的不同以及是否为中性分子，将近年来报道合成的高能耐热化合物划分为稠环类、联杂环类和离子型三类。研究综述了三类高能耐热化合物的结构特征、合成方法与物化以及爆轰性能，并对三类高能耐热化合物的应用前景进行评价；展望了高能耐热化合物的合成发展方向：开发普适性的骨架构筑技术、推进计算模拟与分子设计融合、创新绿色高效合成工艺，为设计合成新型高能耐热化合物提供参考借鉴。

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• 数据驱动策略在含能材料设计及性能预测中的应用

  王海风, 王康才, 刘渝

  2025,33(6):671-680, DOI: 10.11943/CJEM2025076

  摘要(202) HTML(21) PDF(1.51 M)( 609)

  摘要：以数据驱动和人工智能为代表的科技与产业变革正在深刻影响材料科学领域，也为含能材料的创新带来了前所未有的机遇与挑战。机器学习作为一种新兴技术，为含能材料的分子设计与合成提供了全新的研发范式，有望解决效率低下、成本高昂、周期冗长等含能材料研发中长期存在的瓶颈问题。尽管已有部分成功案例被报道，但机器学习在含能分子“设计→筛选→合成→性能验证”全周期研究中的应用，相较于其他新材料领域仍处于相对不成熟的阶段。研究综述了机器学习辅助含能材料开发的研究现状，重点总结了机器学习在含能分子设计、单一性能预测及多性能同步预测中的应用案例。然而，依托机器学习辅助设计合成具有特定性能的含能材料依然充满了挑战。未来应着力推进含能材料数据质量控制与标准化体系的构建、可解释机器学习模型的开发以跨学科交叉融合体系的建立，从而进一步推动高性能含能材料的高效创制。

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