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摘要:采用正交多狭缝扫描技术对复合装药在偏心起爆条件下爆轰波形进行测量。通过分析两个互相垂直方向上的五狭缝扫描迹线的几何关系, 获得了爆轰波在狭缝交点处的传播速度及方向, 并结合定向汇聚爆轰波形传播过程图, 分析了其爆轰波的传播特性。结果表明, 受内、外层装药爆速差的影响, 爆轰波在传播过程中呈弧形状向内收敛, 最终形成喇叭形波形, 且沿中心线的爆速提高了约1.67 mm·μs^-1。

摘要:采用空中爆炸实验研究了含量和粒径不同的氢化钛对RDX基钛氢复合炸药性能的影响, 分析了固相爆炸产物。结果表明, 氢化钛粒径减小能有效提高冲击波参数, 氢化钛含量为20%时, 氢化钛粒径为0.96 μm的复合炸药的超压峰值、正相时间和正相冲量较标准RDX分别增加了3.8%, 12.7%和14.0%, 而粒径为0.96 μm的氢化钛含量由10%增加到20%时, 冲击波正相冲量增加7.0%, 但超压峰值减小5.1%。方差分析表明氢化钛粒径对复合炸药爆炸性能有显著影响, 且与氢化钛含量有交互作用。固相爆炸产物分析表明, 复合炸药爆炸过程中氢化钛发生了氧化反应, 生成TiO₂。

摘要:运用CT扫描了贮存4、8、12、16年高聚物粘结炸药(PBX)弹药装药结构, 采用重量分析法, 液体静力称量法和红外光谱分析了不同贮存年限装药的组成、密度及析出物, 利用扫描电镜观察贮存4、12、16年弹药装药微观结构, 测试弹药装药撞击感度。结果表明, 装药逐渐出现裂纹、孔洞、空腔等老化现象, 由固态变为粘稠态, 并有硅橡胶析出; 装药密度及组分中HMX含量由贮存4年时的1.56 g·cm^-3、85%逐渐提高到16年时的1.66 g·cm^-3、95%;装药断面由平整光滑逐渐变为凸凹不平。裂纹可能是因炸药颗粒与粘结剂发生脱离, 内部微裂纹扩展引起, 孔洞、空腔等老化现象可能是粘结剂大分子网状结构降解成环状小分子引起。老化使装药撞击感度由贮存4年时的8%逐渐提高到16年时的44%。

摘要:为了解水下枪械的发射机理, 设计了锥形多股火药燃气射流与水相互作用的模拟实验装置, 借助高速摄像机研究了不同喷射压力、不同喷孔直径对多股燃气射流扩展特性的影响。实验结果表明:喷射压力增大, 燃气射流的扩展速度增大, 扩展过程中湍流不稳定性增强, 气液卷吸程度加剧; 喷射压力从10.8 MPa提高到28.8 MPa, 中心射流的扩展速度增大28%, 侧孔射流的扩展速度增大40%;中心喷孔直径由2 mm增大到3 mm, 中心射流的扩展速度增大29%, 侧孔射流的扩展速度增大26%, 但射流的速度下降趋势更明显, 而侧面喷孔直径的变化对射流扩展速度影响较小。

摘要:为研究爆炸抛撒过程中燃料空气炸药(FAE)云雾的发展和变化特征, 通过高速摄影观测了不同密度FAE的云雾形成和运动状态, 用数值仿真计算了燃料圆柱外表面中心点处质点的速度变化, 在距爆心2.5 m处利用光电探测方法测量了云雾相对浓度变化。结果表明:燃料在云雾形成之前的运动主要以射流为主, 云雾形成后主要为扩散运动。燃料密度越大, 相同时刻云雾扩展直径越大。燃料质点的速度在爆炸抛撒条件下经历先快速增大后缓慢降低的过程, 最高速度达到377 m·s^-1。在10~80 ms, 燃料浓度的变化幅度表现出由大到小的变化, 显示抛撒云雾内部的燃料颗粒空间分布具有非均匀性的特点, 并且适当延长云雾运动时间, 燃料颗粒分布的均匀性可得到有效改善。

摘要:为研究聚能射流对带壳浇注高聚物粘结炸药(PBX)的引爆特性, 利用弹径Ф82 mm的聚能装药形成了一种直径细、速度大于7000 m·s^-1的高速射流, 以及一直径较粗、速度约5000 m·s^-1长杆状射流, 分别对覆盖有210, 255 mm和165, 210 mm两组不同厚度钢板的PBX进行了撞击试验。采用高速摄影观测分析了射流撞击下带壳PBX点火引爆的反应过程。用LS-DYNA软件验证了试验结果, 得到了不同射流对PBX的引爆能量值。结果表明:弹径Ф82 mm的聚能装药形成的射流能够可靠引爆覆盖小于255 mm厚钢板的浇注PBX, 能满足反导弹战斗部毁伤厚壳体目标的需求。

摘要:将颗粒固结发射药应用于随行装药技术, 提出了一种新的随行装药方案。通过密闭爆发器与30 mm弹道炮试验, 对该随行装药的点火延迟时间、力学强度、燃速和燃烧性能的稳定性进行了研究。结果表明, 依托随行装药高力学强度, 延迟机构可对随行装药点火延迟时间进行控制。初步验证了该随行装药的燃烧性能基本稳定。增加延迟机构的厚度、乙基纤维素(EC)含量, 均可使随行装药点火延迟时间延长。增加随行装药的粘结剂含量、压制密度, 均可使其力学强度增加、燃气释放速率降低。随行装药具有较高的燃速, 粘结剂含量5%、压制密度1.5 g·cm^-3时, 随行装药燃速最大值是6/7发射药的46倍。主装药量113 g、延迟机构厚0.4 mm时, 在最大膛压基本不变的情况下, 随行装药在内弹道试验中的初速较标准弹丸初速增加73.3 m·s^-1, 增幅约8%。

摘要:为研究3, 7-二乙酰基-1, 3, 5, 7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DAPT)乙酰解制备1, 3, 5, 7-四乙酰基-1, 3, 5, 7-四氮杂环辛烷(TAT)的反应机理, 以仲胺为原料与甲醛进行缩合反应合成了N-羟甲基叔胺, 并在乙酸酐中研究其乙酰解反应。结果表明:N-羟甲基叔胺在进行乙酰化时, 反应发生在氮原子而不是氧原子, 脱去羟甲基得到相应的N-乙酰化产物。DAPT乙酰解先得到7-乙酰氧基亚甲基-1, 3, 5-三乙酰基-1, 3, 5, 7-四氮杂环辛烷, 再经水解、乙酰化得到TAT; 考察了硝酸铵在N-羟甲基叔胺乙酰解过程中的作用, 发现硝酸铵在乙酰解过程中参与反应, 释放的硝酸与仲胺反应生成硝酸盐, 抑制了乙酰化反应的进行; 加入硝酸铵后, 乙酰化收率降低了18%~41%。

摘要:为了控制六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)晶型及降低机械感度, 以聚氨基甲酸乙酯弹性纤维(Estane)为包覆剂, 采用悬浮喷雾法制备了纳米ε-CL-20/Estane粒子。借助扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和撞击感度测试表征了样品的粒子形貌、粒径、晶型、热安定性和撞击感度。结果表明, Estane可以成功地包覆在CL-20表面, 所得颗粒为椭球形或球形, 中值粒径为456.3 nm。包覆后晶型仍为ε型。原料CL-20、水悬浮工艺包覆和悬浮喷雾工艺包覆的ε-CL-20/Estane的热爆炸临界温度分别为224.52, 228.65 ℃和229.87 ℃。和水悬浮法工艺相比, 悬浮喷雾法制备的ε-CL-20/Estane的撞击感度降低, 特性落高由35.80 cm提高到41.30 cm。

摘要:以3, 4-双(4′-硝基呋咱-3′-基)氧化呋咱(BNFF)为原料, 合成9种不同取代基的双呋咱并[3, 4-b:3′, 4′-f]氧化呋咱并[3″, 4″-d]氮杂环庚三烯(a~i), 探究了成环反应的SN2机理, 并采用核磁、红外、质谱等对其进行了表征。将7-(2-氨基-1-乙基)-双呋咱并[3, 4-b′:4′-f]氧化呋咱并[3″, 4″-d]氮杂环庚三烯(c)与2, 4-二硝基氯苯、2, 4, 6-三硝基-3-氨基氯苯反应合成出两种未见文献报道的化合物, N-(2′, 4′-二硝基苯基)-和N-(3′-氨基-2′, 4′, 6′-三硝基苯基)-7-(2-氨基-1-乙基)-双呋咱并[3, 4-b′:4′-f]氧化呋咱并[3″, 4″-d]氮杂环庚三烯(j和k), 通过差示扫描量热法研究这两种物质的热性能, 结果表明, 化合物j的第1、2阶段热分解放热峰分别为258.03 ℃和329.92 ℃, 化合物k的第1、2阶段放热峰分别为275.35 ℃和360.24 ℃, 表明多硝基苯基的引入可提高含能化合物的热稳定性。理论预测了其爆轰性能:j的理论密度、爆速、爆压分别为1.68 g·cm^-3、6945 m·s^-1、21 GPa, k为1.74 g·cm^-3、6438 m·s^-1、18 GPa。

摘要:以5-氨基-3-硝基-1, 2, 4-三唑(ANTA)和1-氨基-3, 5-二硝基-1, 2, 4-三唑(ADNT)为原料, 设计、合成了一种新型C—N互联三唑化合物1-氨基-3-硝基-5-(5-氨基-3-硝基-1, 2, 4-三唑-1-基)-1, 2, 4-三唑(DANBT), 采用IR、NMR、MS对其结构进行了表征, 用差示扫描量热法研究了DANBT的热性能, 确定了其熔点为221.8 ℃, 分解峰温为291.8 ℃, 热稳定性优于ADNT和ANTA。采用Kamlet-Jacobs方程预测DANBT的爆速与爆压分别为8.69 km·s^-1, 33.91 GPa。

摘要:以2-氯-4-氨基吡啶为原料, 经硝化得到2-氯-4-氨基-3, 5-二硝基吡啶, 然后与5-氨基四唑进行缩合反应得到新型含能化合物2-(5-氨基-四唑-1-基)-4-氨基-3, 5-二硝基吡啶(1), 收率64%;由2-氨基-6-氯-3, 5-二硝基吡啶与5-氨基四唑缩合得到新型含能化合物6-(5-氨基四唑-1-基)-2-氨基-3, 5-二硝基吡啶(2), 收率41%。采用核磁共振、红外、质谱、元素分析对化合物1和2进行了结构表征。计算了化合物1和2的爆速、爆压及氧平衡, 利用TG和DSC分析法研究了化合物1和2的热行为。结果表明, 化合物1和2具有相同的爆速、爆压及氧平衡, 其值分别为8.18 km·s^-1, 30.7 GPa和-62.9%。化合物1的热失重在280~325 ℃范围内变化, 累计失重71%, 热分解峰温为304.5 ℃; 化合物2的热失重在285~415 ℃范围内变化, 累计失重65%, 初始分解温度为310.67 ℃。

摘要:采用喷雾干燥法制得超细CL-20/TNT共晶炸药。采用扫描电镜(SEM)对其大小和形貌进行表征, 利用X射线衍射法(XRD)和差示扫描量热法(DSC)对其是否形成共晶进行判定, 并对其进行撞击安全性能测试与分析。结果表明, 所制得的样品不是CL-20与TNT简单的混合, 而是形成了超细CL-20/TNT共晶炸药, 粒径小于1 μm并团聚成1~10 μm的微球; 超细CL-20/TNT共晶炸药的熔点为132.32 ℃, 热分解过程分两个阶段, 第一阶段和第二阶段的分解放热峰温分别为218.98 ℃和253.15 ℃, 特性落高为49.3 cm, 比原料CL-20高36.2 cm。

摘要:为简化硝化棉基微孔球形药的制备工艺, 使内部孔结构更加均匀, 研究了一种新的制备工艺—溶剂浸析法。改变溶剂蒸馏工艺后期的溶剂驱除方式, 由升温蒸馏方法改为水溶液常温浸析方法, 并与溶剂蒸馏法工艺进行对比。探讨了两种工艺参数对球形药形貌、粒径、内部孔结构的影响。用扫描电镜及HopeImage软件表征了硝化棉基微孔球形药的结构。结果表明, 用溶剂浸析法工艺制备的硝化棉基微孔球形药表面光滑, 粒径主要集中在20 μm左右, 球形度为0.89, 比溶剂蒸溶法提高约20%, 孔隙率为92%, 比溶剂蒸溶法提高约10%。溶剂浸析法工艺制备的硝化棉基微孔球形药内部孔结构分布更均匀。

摘要:为了研究底排药柱燃速对底部排气弹底排装置工作过程和射程的影响, 采用计算空气动力学和质点外弹道学耦合的方法求解底部排气弹的飞行弹道, 研究了底部排气弹在整个减阻阶段底排装置工作参数、工作状态、底排流场等随时间的变化, 分析了药柱燃速对底部排气弹工作过程和射程影响。结果表明:数值模拟结果与制式底部排气弹靶场试验结果吻合, 说明建立的计算模型合理; 燃速调整系数由0.8提高到1.2时, 燃烧时间由36.8 s减少到18.4 s, 射程由38.12 km下降到36.21 km, 增程率由33.32%下降到26.64%;不同底排药柱燃速的底部排气弹在减阻阶段的排气参数均随时间的增加而呈先增大后减小的趋势; 采用高燃速底排药柱的底部排气弹排气质量流率相对于低燃速的底部排气弹较大, 但减阻效果并没有明显提高。

摘要:为有效调节TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的导热性能, 利用闪光导热仪研究了石墨包覆方式(内包和外包)、温度及石墨含量对TATB基PBX导热系数的影响, 应用Agari模型分析了TATB基PBX的导热机制。结果表明, 添加高导热石墨可改善TATB基PBX的导热性能。常温下, 由内包和外包1%(质量分数)石墨改性的TATB基PBX配方的导热系数分别为0.572 W·(m·K)^-1和0.697 W·(m·K)^-1, 显示, 外包石墨包覆方式比内包石墨包覆方式更好。与不含石墨的TATB基PBX相比, 内包1%和外包1%石墨的TATB基PBX的导热性能分别提高4.76%和27.66%。随温度升高, TATB基PBX及其石墨改性配方的导热性能逐渐降低。随着石墨含量增加, 外包石墨改性的TATB基PBX的导热性能升高。外包2%(质量分数)石墨可使TATB基PBX的导热系数提高至0.786 W·(m·K)^-1。TATB基PBX及由内包石墨改性的配方的导热机制符合串联模型, 而由外包石墨改性的配方的导热机制介于串联模型和并联模型之间。

摘要:采用粘度测试技术研究了聚叠氮缩水甘油醚(GAP)/六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)基混合炸药药浆的流变特性、挤注工艺温度和固化过程中温度与粘度的关系。用X射线衍射仪测试工艺温度对其混合炸药中CL-20的晶型的影响。结果表明, 混合炸药药浆为假塑性流体, 80 ℃为最佳挤注工艺温度, 固化后混合炸药中的CL-20仍为ε晶型。根据药浆的化学反应流变特性, 在恒温条件下采用双阿伦尼乌斯方程建立的粘度模型为η_t=447.5329exp(25.20883/T)exp[0.02922exp(7.18748/T)t]。在20, 40, 60, 80 ℃时, 该模型的理论预测粘度与实验结果吻和良好。

摘要:飞行器火工品是一种高可靠长寿命产品, 为提高小样本量下飞行器火工品贮存寿命评估精度, 通过对贮存寿命影响因素进行分析, 建立了加速贮存寿命模型以描述火工品贮存寿命与贮存温度的关系, 并将感度试验和加速试验相结合, 给出了一种适用于飞行器火工品的加速贮存寿命试验与评估方法。依据火工品加速后的感度试验数据, 基于广义线性模型给出了感度分布参数的极大似然估计, 进而根据参数估计的渐近正态特性对飞行器火工品进行了贮存寿命评估。将该方法应用于某飞行器火工品。通过利用样本量约为150、周期约为40天的试验获得的数据, 可对贮存寿命要求为15年以上的飞行器火工品进行有效评估。

摘要:基于计算流体力学理论, 模拟了铝粉在20L圆柱密闭容器内扩散和火焰传播随时间变化的规律, 并分析了铝粉在密闭容器内的爆炸火焰速度变化的影响因素。结果表明:铝粉粒径为7~42 μm时, 随着粒径的增加, 最大爆炸压力p_max和最大爆炸压力上升速率(dp/dt)_max逐渐减小, p_max和(dp/dt)_max最大值分别为0.876 MPa和120.1 MPa·s^-1, 最小值分别为0.634 MPa和19.5 MPa·s^-1, 模拟结果与文献吻合, p_max和(dp/dt)_max与实验值最大误差分别为4.6%不超过20%。当点火延迟时间为60 ms时, 容器的径向火焰传播速度的变化趋势为先降后升再降, 最大值为150.9 cm·s^-1, 最小值为70 cm·s^-1。

摘要:采用等温差示扫描量热(DSC)和中断回扫法(动态DSC)以及绝热加速量热法(ARC), 鉴别盐酸羟胺(HH)和N-甲基羟胺盐酸盐(NMHH)的热分解是否具有自催化分解特性, 分析二者的热分解危险性。动态DSC及等温DSC结果均表明:HH和NMHH的热分解均具有自催化分解特性; 10 ℃·min^-1温升速率下, HH和NMHH的放热量分别为2284.85 J·g^-1和2188.41 J·g^-1, 放热量较大。ARC结果显示:HH和NMHH起始分解温度分别为110.6 ℃和90.7 ℃, 热分解均在30 min内分解完全, 最大温升速率分别达到193.4 ℃·min^-1和218.9 ℃·min^-1, 热分解剧烈。对确认有自催化分解特性的HH、NMHH、三硝基甲苯(TNT)、奥克托今(HMX)、黑索今(RDX)和过氧化苯甲酰(BPO), 以及确认不具有自催化分解特性的过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、硝酸异辛酯(EHN)和过氧化二叔丁基(DTBP)的ARC数据对比分析, 发现非自催化分解反应从检测到放热至最大温升速率的时间(t_0-max)均远长于自催化分解反应对应时间, 且热修正系数变化对该规律不产生影响, 由此判断可以采用绝热量热数据t_0-max鉴别物质热分解是否具有自催化分解特性。

摘要:采用烃油及正辛醇对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)转晶废剂进行预处理, 回收CL-20固体, 再利用废剂中各溶剂的沸点不同, 通过共沸蒸馏分离出乙酸乙酯和氯仿等溶剂。利用高效液相色谱(HPLC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对转晶废剂组分和析出的固体进行了表征。结果表明, 转晶废剂主要含有氯仿、乙酸乙酯、α-CL-20;用烃油处理废剂回收到的α-CL-20的纯度为99.1%, 回收率为79.5%。

摘要:基于3, 7-二硝基-1, 3, 5, 7-四氮杂双环[3.3.1]壬烷(DPT)在HNO₃-NH₄NO₃及HNO₃中两种硝解机理，分别通过实验和理论计算方法对NH₄⁺ 在DPT硝解反应中的作用进行了研究。将三种不同的铵盐(NH₄)₂HPO₄，(NH₄)₂SO₄和CH₃COONH₄添加到硝解体系中，考察了NH₄⁺ 对HMX产率的影响。结果表明，与NH₄NO₃的作用相似，以上三种铵盐可提高HMX产率，提高率分别为41.5%、37.4%和20.7%。在不同的HNO₃-铵盐体系中，当NH₄⁺ 与DPT的摩尔比接近10时，HMX的产率均达到最大值，分别为56.3%、52.2%和35.5%。对比了HNO₃-铵盐和HNO₃-硝酸盐体系中DPT硝解反应的结果，发现NH₄⁺ 对HMX产率的提高起主导作用。采用密度泛函理论(DFT)对NH₄⁺ 在DPT硝解反应过程中的作用机理进行了理论解释，得出HNO₃/NH₄⁺ 体系中DPT硝解反应的活化能为133.95 kJ·mol^-1，低于HNO₃体系中的376.73 kJ·mol^-1。

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