CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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发射药(2023年)

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    • HPLC检测NG/BTTN混合硝酸酯生产洗涤废水的成分及含量

      2023, 31(12):1255-1261. DOI: 10.11943/CJEM2023121

      摘要 (187) HTML (108) PDF 1.36 M (1151) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了确定硝化甘油/1,2,4-丁三醇三硝酸酯(NG/BTTN)混合硝酸酯生产洗涤废水成分和含量,开展了高效液相色谱(HPLC)梯度洗脱法检测洗涤废水的工作,确定色谱条件如下:固定相为C18(250 mm×4.6 mm,5 μm)色谱柱,流动相为乙腈/水溶液,检测波长为200 nm。结果表明,在洗涤废水中检出6种有机物,通过化合物的保留时间及其与分配系数LogD的线性关系拟合(7天内取样27次),确定了NG/BTTN混合硝酸酯生产洗涤废水中除了NG和BTTN,尚存在1,2-丙三醇二硝酸酯(30.58%~41.20%)、1,3-丙三醇二硝酸酯(110.69%~135.14%)、1,2,4-丁三醇-1,2-二硝酸酯(7.90%~10.63%)和1,2,4-丁三醇-1,4-二硝酸酯(22.55%~27.95%)四种未完全硝化产物,标准偏差均低于10%,并于10 d内取样40次,证明了该方法准确可靠、适用性好,满足工业生产的检测需求。

    • 直沟槽与螺旋沟槽排水结构对水下炮气幕演化特性的影响分析

      2023, 31(12):1235-1244. DOI: 10.11943/CJEM2023189

      摘要 (225) HTML (79) PDF 2.06 M (1215) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低水下炮的发射阻力,基于气幕式发射原理设计了一种带螺旋沟槽结构的新型火炮身管,通过身管内壁上开设的4条螺旋沟槽实现水下炮低阻高速发射。建立了水下炮气幕式发射排水过程的非稳态三维两相流模型,并验证了模型的合理性,在此基础上,开展螺旋沟槽结构排水过程的数值模拟,并对比分析了直沟槽和螺旋沟槽结构对气幕排水的影响。结果表明:在扩展初期,4股燃气射流沿螺旋沟槽结构进行周向旋转和径向快速扩展;随后射流间相互干涉,逐渐汇聚;最后,4股射流形成柱状气幕,开始协同排水。气幕形成过程中,螺旋沟槽结构对射流头部扩展速度有较为复杂的影响,射流头部速度先骤减随后波动下降;柱状气幕形成后,气幕头部速度呈非线性缓慢上升。气幕头部扩展到管口时,螺旋沟槽身管的含气率相比直沟槽身管提升了9.3%,特别是弹前400 mm范围内的含气率达到100%。

    • 双基发射药黏弹特性与本构模型研究

      2023, 31(11):1124-1133. DOI: 10.11943/CJEM2023145

      摘要 (245) HTML (130) PDF 1.73 M (1267) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究双基发射药的黏弹性和力学响应特点,对双基发射药开展了黏弹特性与本构方程研究。通过拉伸、压缩、断面观察和应力松弛实验研究,明确了双基发射药的黏弹性质;然后以Reduced Polynomial (N=5)模型和Prony级数建立了双基发射药的超弹-黏弹模型,利用实验数据获取了模型参数;最后对所建立的双基发射药超弹-黏弹模型进行了验证。结果表明,双基发射药超弹本构模型对单轴拉伸应力应变的仿真结果与实验结果之间的误差不高于5.01%,超弹-黏弹本构模型对应力松弛的仿真结果与实验结果之间的误差不超过6.49%,说明建立的双基发射药超弹-黏弹本构模型能够较好地描述双基发射药的力学特性,能够为发射药力学性能研究提供重要的研究方法和仿真手段。

    • 某中小口径武器用梯度硝基发射装药效应

      2023, 31(11):1134-1140. DOI: 10.11943/CJEM2022243

      摘要 (236) HTML (107) PDF 1.25 M (1242) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某中小口径武器发射烟焰大、刺激性气味强等问题,采用化学脱硝法,制备了不同脱硝程度的梯度硝基七孔发射药,对其理化性能、静态燃烧性能、内弹道性能、发射有害现象进行了研究,并基于最小自由能法,研究了樟脑钝感剂用量与脱硝程度对发射药可燃气体(CO、H2)含量、未氧化碳值的影响规律。结果表明:随着脱硝程度的增加,发射药的爆热从4001 J·g-1降低至3517 J·g-1,弧厚从0.92 mm降低至0.89 mm、安定剂含量从2.60%降低至1.95%、安定性未发生变化,最大动态活度对应的相对压力Bm增加至0.66,燃烧渐增性逐渐提升;在相当膛压下,发射药燃烧渐增性越好,弹丸初速越高,并建立了装药量、膛压、初速之间的对映耦合关系,获得了梯度硝基发射药内弹道性能的数字表达与控制方法;当爆热值相当时,与樟脑钝感发射药相比,梯度硝基发射药燃气中可燃气体含量低、未氧化碳含量少;射击试验中发现,梯度硝基发射药火焰小、刺激性气味小,具有较少的发射有害现象。

    • 高低温循环保存下片状变燃速发射药的燃烧稳定性

      2023, 31(9):903-909. DOI: 10.11943/CJEM2022209

      摘要 (260) HTML (75) PDF 2.12 M (2066) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究片状变燃速发射药在高低温循环保存下的燃烧稳定性,将样品形貌及燃烧性能变化作为考察依据,以70 ℃高温10 h,-50 ℃低温10 h为一个循环周期,对片状变燃速发射药样品进行了20次高低温循环保存。通过光学显微镜观察了高低温循环前后片状变燃速发射药的表面形貌,利用密闭爆发器测试了高温50 ℃、常温20 ℃、低温-40 ℃下高低温循环前后片状变燃速发射药的燃烧性能。显微观测发现经高低温循环后,片状变燃速发射药表层气泡扩大增多,发射药断面出现塑性形变现象,内外层界面结合保持紧密,没有开裂与脱黏。密闭爆发器试验反映了该类型发射药经过高低温循环后,高温、常温、低温下动态活度曲线与高低温循环前都基本重合,动态活度变化值ΔL最大值出现在低温条件下,为2.57%,能量渐增性释放规律基本不变。高低温循环下,片状变燃速发射药在高压常温-低温阶段的燃速温度系数对比原样在相同条件下显著降低,高温与低温下片状变燃速发射药的压力指数差距对比原样在相同条件下减小。结果表明,片状变燃速发射药在高低温循环条件下界面和燃烧性能稳定,具有较好的变温贮存稳定性。

    • 典型单基发射药和双基发射药燃烧火焰辐射特性

      2023, 31(9):910-916. DOI: 10.11943/CJEM2022247

      摘要 (211) HTML (95) PDF 1.17 M (2118) 评论 (0) 收藏

      摘要: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。

    • 尼龙弹带动态挤进特性试验研究与数值分析

      2023, 31(4):356-364. DOI: 10.11943/CJEM2022208

      摘要 (228) HTML (125) PDF 3.32 M (1712) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究尼龙弹带在滑膛炮中的挤进特性,设计了短管炮发射装置,进行了动态射击条件下的穿甲弹挤进试验研究。采用瞬态压力测量系统和高速摄像仪得到挤进过程中膛内压力和弹丸运动参量,计算得出弹丸动态挤进过程的阻力变化特性曲线,分析了弹底平均压力上升速率对于尼龙弹带挤进过程的影响。基于试验工况,采用弹塑性大变形的C-S模型,数值模拟了尼龙弹带的挤进形变过程,研究了尼龙弹带挤进动力学特性。研究结果表明:尼龙弹带在挤进过程中发生了弹塑性变形,弹带内部为压剪状态,弹带主要失效方式为剪切失效。动态射击条件下的弹丸在挤进过程中挤进阻力随挤进位移的增大先增大后减小;当弹底平均压力上升速率从2.92 MPa·ms-1增大到3.28 MPa·ms-1时,挤进时间缩短了4.36%,最大挤进阻力增大了5.12%;弹丸位移的计算值与测量值的平均误差为5.24%,该三维动态挤进模型可以较好地预测尼龙弹带的动态挤进过程。

    • 共轴聚焦型微流控装置剪切高粘溶液连续制备双基球形发射药

      2023, 31(4):338-346. DOI: 10.11943/CJEM2022227

      摘要 (389) HTML (187) PDF 1.84 M (3702) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索连续化生产粒径可控的百微米范围内双基球形发射药工艺条件,以质量分数为10%的双基发射药溶液为分散相,采用共轴聚焦型微流控装置制备了400~700 μm范围内粒径可控的双基球形发射药,并研究了两相流量比(Qc/Qd)、芯片尺寸对其粒径和形貌的影响。通过扫描电镜、光学显微镜、密闭爆发器等测试方法,表征了样品形貌、粒径分布和定容燃烧性能。结果表明:随两相流量比(Qc/Qd)减小,相同芯片下制备样品的中位粒径(D50)先增大后减小;随芯片的连续相或分散相通道内径增大,相同两相流量比下制备样品的D50依次增大。当分散相通道内径为0.85 mm,连续相通道内径为2.00 mm,两相流量比为200.00时,制备的样品单分散性好、表面光滑、内部密实、球形形状规则(平均球形度φK=0.949)且粒径分布窄(跨度span=0.09),其D50为539.94 μm,平均颗粒密度ρ为1.601 g·cm-3。密闭爆发器实验中,压力-时间曲线表明球形样品在2种装填密度(Δ1=0.12 g·cm-3Δ2=0.20 g·cm-3)下能稳定燃烧,动态活度-相对压力曲线符合密实球形药减面燃烧规律。

    • GAP/NC基发射药的不敏感性能

      2023, 31(2):152-159. DOI: 10.11943/CJEM2021301

      摘要 (435) HTML (146) PDF 1.39 M (1246) 评论 (0) 收藏

      摘要:低敏感发射药的研究对于提高武器系统的生存能力和安全性能有重要的意义。以硝化棉(NC)和低感聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为黏结剂、低感N-丁基硝氧乙基酰胺(Bu-NENA)为含能增塑剂、黑索今(RDX)为高能填料,石墨为导热助剂,制备了一种发射药(IM发射药)。对其理化、燃烧、力学和感度性能进行研究,通过慢速烤燃、快速烤燃、子弹撞击、破片撞击以及殉爆试验对该IM发射药的不敏感性能进行评估。结果表明,该IM发射药在定容燃烧下燃烧过程稳定,实测火药力为1050 kJ·kg-1,理论爆温为2677 K;-40 ℃下抗冲击强度和抗压强度分别为8.2 kJ·m-2和131.5 MPa;与太根发射药的感度相比(H50=16.33 cm,P=100%,V50=2.02 kV),IM发射药的撞击(H50=62.62 cm)、摩擦(P=28%)和静电感度(V50=1.95 kV)有明显降低;IM发射药在慢速烤燃、快速烤燃、子弹撞击、破片撞击以及殉爆试验中均未发生爆燃或爆炸,只发生燃烧反应,具有良好的不敏感性。

    • 预制刻槽增面燃烧发射药的原理与实验验证

      2022, 30(12):1219-1225. DOI: 10.11943/CJEM2022128

      摘要 (254) HTML (193) PDF 937.15 K (2827) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获得发射药能量释放渐增性及其多维度调节控制方法,根据内弹道学原理,提出预制刻槽增面燃烧发射药,建立了其燃烧过程的物理、数学模型,推导了气体生成猛度-已燃质量分数(Г-Ψ)关系,论述了其能量释放渐增性及多维度调节控制原理,提出了预制刻槽发射药的工艺实现方法。设计了一种中心开孔式预制刻槽发射药结构,制备了不同刻槽数、不同长径比的发射药试样。采用密闭爆发器试验对其燃烧性能进行测试与表征,并与七孔发射药、七孔包覆药进行对比分析。试验结果表明:制备的预制刻槽发射药具有理论设计的燃烧渐增性,对比七孔发射药其动态活度增量ΔL值提高了2倍,最大动态活度与起始动态活度的比值Lm/L0提高了24.4%,最大动态活度对应的相对压力值Bm增加了32.4%,燃烧渐增性优于七孔发射药,可以达到七孔包覆药的渐增效果。

    • 枪弹底火瞬态火焰温度测试及其图像

      2022, 30(12):1266-1271. DOI: 10.11943/CJEM2022120

      摘要 (237) HTML (194) PDF 1.76 M (5888) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了评估某类枪弹底火的输出特性,针对底火输出火焰温度难以测量的特点,提出了在开放式爆发器内进行枪弹底火击发实验,并利用高速中波红外热像仪捕获底火击发全过程。利用落锤仪赋予枪弹底火相应的初始击发能量,同时触发红外热像仪采集火焰信息。对常温(25 ℃)、高温(50 ℃)、低温(-49 ℃)3种工况的枪弹底火实验数据和红外图像进行处理,结果表明:此类枪弹底火的输出火焰温度最高可达1204 ℃,火焰持续时间为3~4 ms;火焰随时间的变化过程可分为击发、扩散、成型、消散4个阶段,成型火焰的焰头和焰尾为高温区域。结合公式计算和软件校正,实验测量误差不超过6.6%,证明了该方法的可靠性,为评估枪弹底火的输出能量特性提供了新思路。

    • 双基发射药挤出式3D打印技术

      2022, 30(9):897-902. DOI: 10.11943/CJEM2021340

      摘要 (286) HTML (171) PDF 939.35 K (3366) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研制复杂几何形状的发射药,采用双基发射药挤出式3D打印工艺,通过螺杆挤出式发射药3D打印机打印出方形、车轮形、星孔形和花边七孔双基发射药,对打印发射药的表面结构、尺寸均匀性、密度和力学性能进行表征。结果表明,打印发射药的表面较光滑、无明显瑕疵;花边七孔发射药的尺寸均匀性达到传统方式制备发射药的标准,车轮形发射药弧厚的尺寸均匀性较好,标准偏差为0.026 mm,相对标准偏差为0.92%;方形发射药的密度较高(1.567 g·cm-3),其他发射药的密度为1.549~1.559 g·cm-3;打印填充路径为同心线(填充线方向与拉伸方向平行)和直线(填充线方向与拉伸方向垂直)的发射药试样的拉伸强度分别为14.467 MPa和10.789 MPa,前者与传统方式制备的发射药拉伸强度相当。实现具有弧度和角度的多种几何形状发射药的良好打印为复杂几何形状发射药的制备提供了基础。

    • 直写打印硝化棉基内嵌多方孔发射药及其性能

      2022, 30(9):903-910. DOI: 10.11943/CJEM2022007

      摘要 (236) HTML (195) PDF 1.18 M (3633) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统工艺无法制备复杂结构发射药的问题,为探索提高发射药燃面渐增性新途径,采用3D直写打印技术,设计并打印了具有较高燃面渐增性的硝化棉基内嵌多方孔发射药。对3D打印的硝化棉基内嵌多方孔发射药进行了定容燃烧和内弹道性能表征。结果表明,以硝化棉、含能增塑剂和溶剂配制的浆料为打印物料,打印的硝化棉基内嵌多方孔发射药符合设计的燃面渐增性燃烧预期;受打印针头直径、溶棉比、醇酮比、溶剂挥发速度等因素的影响,直写打印的发射药设计尺寸和实际尺寸有一定偏差;12.7 mm机枪弹道初步试验表明,内嵌多方孔NC-120发射药和制式D-4/7混合装药16 g,装药比例1∶1时,膛压为314.2 MPa,射击初速为854.1 m·s-1,实现了直写打印内嵌多方孔发射药在膛内正常、稳定燃烧,达到了与制式发射药相似的水平,但充分利用直写打印内嵌多方孔发射药需要进一步优化设计药形、弧厚、内外层弧厚匹配等参数。

    • 基于CE/SE方法对模块装药点传火过程的数值模拟及特性研究

      2022, 30(7):744-751. DOI: 10.11943/CJEM2022002

      摘要 (221) HTML (163) PDF 1.80 M (2469) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入探究模块装药的点传火特性,设计了一种金属模块药筒进行了点传火试验并对试验过程进行了仿真分析,建立了试验条件下的内弹道气固二维两相流模型,采用CE/SE方法对其进行了编程求解,获得了膛内流场参数的变化特性,数值结果与实验结果吻合较好。数值结果揭示了点传火过程中传火管及主装药区压力分布的变化过程、气相的流动规律及其径向传播效应对模块主装药区发射药燃烧的影响;药筒尾部膜片的破裂会导致燃烧室内自由空间区域形成激波现象,对这一激波形成的原因进行了探讨,并对假设工况下的传火孔破孔的燃气射流过程进行了仿真,研究了破孔条件下主装药区的气相流动及升压规律。综合结果表明模块装药条件下传火管燃气的径向效应在整个点传火过程中较为明显,并且装药结构的特殊性易引发激波现象的产生。

    • 硝化壳聚糖/n-Al复合材料的共振制备和燃烧特性

      2022, 30(6):535-541. DOI: 10.11943/CJEM2021217

      摘要 (290) HTML (251) PDF 3.90 M (2523) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效缓解纳米铝粉(n-Al)颗粒团聚并改善其燃烧性能,利用具有蜂窝状网络结构且高能低感的硝化壳聚糖(NCh)为包覆剂,通过声共振法制备了结构均匀的二元纳米复合材料NCh/n-Al,同时采用XRD、SEM、TEM和激光点火研究了其形貌结构和燃烧性能,并与硝化棉(NC)/n-Al复合材料进行了对比。结果表明,制备的NCh/n-Al复合材料形貌均匀、分散性良好;相比于n-Al及NC/n-Al,NCh/n-Al点火延迟时间分别缩短了6和20 ms,火焰面积增大了近1倍;NCh/n-Al的燃烧更加充分,残渣主要包括Al2O3和极少量未燃烧的Al及碳渣,且粒径明显较小。

    • 零氧平衡RDX/NC/AP/Al复合炸药的制备及其性能表征

      2022, 30(6):528-534. DOI: 10.11943/CJEM2021315

      摘要 (664) HTML (269) PDF 1.26 M (5814) 评论 (0) 收藏

      摘要:以零氧平衡为配比依据,硝化棉(NC)为粘结剂、高氯酸铵(AP)为氧化剂、环三亚甲基三硝胺(RDX)和纳米铝粉(Al)为燃烧剂,分别采用机械混合法和静电喷雾法制备RDX/NC/AP/Al复合炸药。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)对样品的形貌、结构和热性能进行表征;并利用高速摄影仪、撞击感度仪和摩擦感度仪和对样品的燃烧过程和机械感度进行了分析。结果表明:机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为球形;采用静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为团聚微球;机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药中的组分NC、RDX、AP、Al之间为物理复合;采用机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的失重过程分为两个阶段(200~210 ℃和250~350 ℃),第一阶段是部分RDX和AP的分解,第二阶段是剩余RDX和NC的分解;与机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药相比,静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的表观活化能提高了41.25 kJ·mol-1,热爆炸临界温度提高了4.09 K,燃烧速度提高,机械感度得到了降低。

    • 基于多孔介质的某大口径装药床点传火特性

      2022, 30(5):502-510. DOI: 10.11943/CJEM2021172

      摘要 (234) HTML (144) PDF 1.75 M (6355) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入研究主装药的装填密度对点火药燃气在药床内传播特性的影响,搭建了某大口径密实装药床点传火系统试验平台,试验拍摄记录了火焰序列图及部分测压点压力变化情况;采用多孔介质模型模拟药室内的颗粒药床,建立了与试验装置对应的点传火系统模型,对点火药燃气在颗粒药床中的流动过程进行数值模拟,将模拟计算结果与试验结果进行对比,验证模型的可靠性,再计算不同装填密度下燃气在药床内温度场和压力场的传播特性。结果表明,计算所得与试验拍摄的火焰传播序列过程及试验测得的压力曲线均吻合较好,验证了模型的可靠性;在任意孔隙率条件下,0~10 ms时,火焰阵面轴向位移的发展较快,轴向速度由25~30 m·s-1减小到10 m·s-1,而10~40 ms轴向速度逐渐减小到2~3 m·s-1;同样,在任意孔隙率条件下,火焰阵面径向位移的发展集中在2.2~3.0 ms时段内,且3.0 ms时径向速度都将减小到20~22 m·s-1,但较大的孔隙率初始时刻的径向速度较大;当孔隙率由0.3增大至0.5时,药室内不同位置处的压力差由0.24 MPa减小到0.20 MPa,压力差减小了16.7%,点火的均匀性和瞬时性提高。随着孔隙率增大,点火传播过程中药室内火焰阵面的轴向和径向阻力减小,火焰阵面沿轴向的扩展位移越大,轴向和径向上的火焰传播初速度也越大,但末速度趋于一致;药室内的压力越小,药室内的压力差也减小。

    • 多染焰剂协同紫光辐射烟火药配方设计

      2022, 30(4):379-384. DOI: 10.11943/CJEM2021343

      摘要 (381) HTML (220) PDF 1.91 M (3814) 评论 (0) 收藏

      摘要:为理论设计和优化多染焰剂协同辐射紫光的烟火药配方。基于色光混合原理,提出一种含红光和蓝光双染焰剂的紫光烟火药配方,利用REAL计算程序确定不同色光发射体的种类及含量,通过MATLAB程序计算不同配方的色坐标、波长、色纯度和绘制色度图,进而确定优化紫光烟火药配方。研究结果表明,确定紫光烟火药理论最佳配方为Sr(NO32/2CuCO3·Cu(OH)2/Al/C6H9.6O1.6,配比为48/32/12/8,氧平衡为-0.11 g·g-1,色光发射体分别为Sr、SrO、SrOH、CuO、CuOH、CuH,紫光色坐标点为(0.2449,0.1497),紫光虚拟主波长为446 nm,色纯度为0.40。实验测得上述相同配方的色坐标为(0.2425,0.1588),紫光虚拟主波长为439 nm,色纯度为0.44,该紫光实际上是由766 nm红光和418 nm蓝光混合而成,具有良好的紫光效果。仿真预测结果与实验结果良好吻合,该设计方法可为其它多染焰剂色光烟火药配方优化及相关问题的研究提供理论基础。

    • 五帧差分法提取实测红外烟幕图像的特征参数

      2021, 29(12):1144-1151. DOI: 10.11943/CJEM2021075

      摘要 (426) HTML (221) PDF 1.29 M (2202) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提取实测红外烟幕的效应特征量(烟幕宽度、烟幕高度、烟幕遮蔽面积、遮蔽时间)和运动特征量(垂直方向、水平方向的扩散速度)参数,设计了野外测量红外烟幕的试验场地布置方案,应用红外热像仪采集了红外烟幕弹在112 s内爆炸和扩散过程的视频数据,采用了五帧差分法对红外热像仪视频序列中的红外烟幕进行分割和提取,得到了红外烟幕的效应特征量区域和运动特征量区域,并根据场地布置的几何关系对试验结果进行了风向修正,以红外烟幕图像像素点为基本单元,对红外热像仪视频序列中每一帧烟幕的效应特征量区域和运动特征量区域中每一个像素点所代表的实际烟幕高度数值和宽度数值进行了求解,进而得到红外烟幕的效应特征量和运动特征量参数。经实测红外烟幕视频分析验证,该方法可以快速提取红外烟幕特征参数,其爆炸瞬间烟幕宽度、烟幕高度、烟幕遮蔽面积迅速增加至4.7 m,5.2 m,24.2 m2,水平沿风速方向的烟幕前沿扩散速度达到了126 m·s-1,垂直方向烟幕前沿扩散的速度达到了146.3 m·s-1。对研究红外烟幕扩散仿真方程的修正、作战效能评估、作战运用具有较高的实际应用价值。

    • FOX-7/NC/NG在快速热刺激下的自着火行为

      2021, 29(12):1199-1207. DOI: 10.11943/CJEM2021101

      摘要 (565) HTML (274) PDF 2.76 M (2843) 评论 (0) 收藏

      摘要:在快速压缩机实验平台中利用高速成像及动态压力采集手段研究了FOX-7/NC/NG快速热刺激下的自着火行为。结果表明样品在快速压缩机上止点热力条件为3.0 MPa, 598.1 K,环境平均热加载速率约为1.2×104 K·s-1时,未发生自着火;保持压力不变,提高温度至913.1 K,平均热加载速率升高至2.5×104 K·s-1时,样品发生自着火。对样品在3.0 MPa,913 K下的自着火过程进行多次重复实验,发现其着火延迟时间(IDTI)误差小于20%,燃烧持续期误差小于5%;FOX-7/NC/NG样品在不同热加载速率下的实验表明,热加载速率越高,自着火越快,燃烧持续期越短。

    • 钝感双基发射药老化迁移机理及动力学过程

      2021, 29(11):1080-1088. DOI: 10.11943/CJEM2021007

      摘要 (503) HTML (341) PDF 1.82 M (2934) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究钝感双基发射药老化迁移过程及影响因素,利用钝感剂的正态分布特性及Fickian第二扩散定律的推论,建立了钝感发射药老化迁移导致钝感剂浓度分布及燃烧性能变化的理论模型。对6种不同硝化甘油(NG)及邻苯二甲酸二丁酯(DBP)含量的发射药进行不同温度下加速老化实验,采用密闭爆发器测试了不同老化时间后发射药的燃烧性能,分析了发射药老化迁移的动力学过程及热力学影响。理论分析表明,钝感球形发射药燃气生成猛度积分值的增长率随老化时间呈现出较好的线性增长模型。密闭爆发器结果表明,6种发射药加速老化后的动态活度最大值升高百分比随老化时间均呈较强的线性关系,与理论研究结果一致。建立的钝感发射药老化迁移热力学方程与试验结果基本吻合,迁移驱动因子对数与温度的倒数呈现出较为明显的线性负相关。发射药中NG与DBP总含量高于15%时,发射药的迁移驱动因子(动态活度最大值的百分比增长速率)更易受温度影响从而加剧钝感剂迁移导致钝感失效;而NG和DBP的总含量不高于15%时,钝感剂迁移导致失效的速率较为缓慢,更有利于发射药贮存后的使用和射击安全。

    • 四种典型安定剂对硝化棉热安定性能的影响

      2021, 29(11):1106-1114. DOI: 10.11943/CJEM2021104

      摘要 (583) HTML (745) PDF 1.64 M (3392) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用差热分析、差示扫描量热、绝热加速量热等热分析技术研究了四种典型安定剂(二苯胺、NN′-二甲基-NN′-二苯脲、3-甲基-1,1-二苯基脲和N-甲基-4-硝基苯胺)对硝化棉热分解行为的影响,获得了不同情况下硝化棉试样的热分解参数。非等温量热法计算结果表明,添加四种典型安定剂后硝化棉的热爆炸临界温度分别提高了0.06,0.82,1.00和1.56 K;绝热加速量热实验显示,安定剂对硝化棉绝热分解初期的温升速率和初始压力影响有限,但使硝化棉的最高温升速率分别降低了0.39,0.64,0.70和0.65 K·min-1;通过中断回扫实验探究了热历史对硝化棉试样热分解行为的影响。结果表明,四种安定剂热安定性效果明显,虽然硝化棉热分解初期受安定剂的影响较小,但随着热分解反应的进行,硝化棉热分解产物引起的剧烈自催化分解可以通过与安定剂进行快速反应而得到缓解,并降低热历史对硝化棉热分解反应的影响。对比可知,N-甲基-4-硝基苯胺对硝化棉自催化分解的抑制作用最为明显。

    • 基于挤出沉积技术的发射药3D打印机设计及制备

      2021, 29(6):530-534. DOI: 10.11943/CJEM2020202

      摘要 (543) HTML (417) PDF 2.27 M (3705) 评论 (0) 收藏

      摘要:以挤出沉积技术为核心、针对发射药黏度高、不能高温加热的性质,设计了发射药挤出沉积快速成型系统,并搭建了完整样机。以硝化棉为主的某ZY发射药为原料,制备出27.3%、33.3%、38.5%、42.9%、46.7%、50%等不同浓度物料,通过3D打印挤出实验,发现针头内径与物料浓度之间存在多项式函数关系,确定了填充速度范围为2~4 mm·s-1、填充率范围为70%~90%、底板温度范围为25~45 ℃;在此基础上,使用发射药3D打印机打印发射药,并进行压缩实验,结果表明发射药压缩强度最高可达为230 MPa。

    • 多孔发射药冲击受力模拟仿真

      2021, 29(6):492-500. DOI: 10.11943/CJEM2020236

      摘要 (421) HTML (310) PDF 1.84 M (2611) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究多孔发射药受冲击载荷的力学响应过程及几何参数变化对药粒力学性能的影响,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了七孔、十九孔发射药计算模型,模拟药粒在冲击载荷下的受力情况,然后建立单孔发射药模型,长径比为1∶1、2∶1的七孔、十九孔发射药和花边形七孔、十九孔发射药模型,研究孔数、长径比和外形对药粒应力的影响。结果表明,药粒被压缩后发生回弹,与落锤接触面的应力从圆心到边界逐渐增加,药粒中部发生膨胀;受孔处应力集中的影响,孔数的增加改变了端面应力分布连续性,和单孔药相比,七孔药的受力时间和最大压缩位移分别增长了3.39%和3.76%,十九孔药的受力时间和最大压缩位移分别增长了10.17%和15.05%;当孔数不变,长径比从1:1增加到2:1时,应力峰值减小而压缩位移峰值增大;花边形药粒比圆柱形药粒更易在花边凹陷处出现应力集中。对发射药应力响应过程及影响因素的研究为发射药力学性能研究提供了基础数据。

    • 含能空芯球形壳体制备工艺

      2021, 29(6):515-520. DOI: 10.11943/CJEM2020208

      摘要 (389) HTML (264) PDF 5.80 M (2184) 评论 (0) 收藏

      摘要:为扩大液体发射药的使用范围,适应现有武器装备的需要,使液体发射药能应用于现有的各项武器系统中,设计了一种可以用来封装液体发射药的硝化棉基含能空芯球形壳体,以内溶法制备球形发射药为基础,利用双重乳化的原理,使用W/O型Pickering乳化剂活性磷酸钙与O/W型乳化剂羧甲基纤维素钠将含硝化纤维素的乳液乳化成单分散型W/O/W型乳状液,随后蒸发溶剂得到壳体。使用接触角测量仪测量活性磷酸钙三相接触角验证其作为W/O型pickering乳化剂的可行性,使用超景深电子显微系统对其基本形貌和粒径进行表征,使用质量体积法对其堆积密度进行表征。结果表明:活性磷酸钙的三相接触角为121.80°;该壳体内部具有较大的空腔结构,粒径为0.7~1.1 mm,堆积密度为0.1~0.2 g·mL-1,微观上以白色纤维结构为主,且纤维上嵌有白色微粒;羧甲基纤维素钠与活性磷酸钙加入质量比例以1∶1~1.25∶1,且活性磷酸钙与硝化纤维素加入质量比以0.16∶1~0.24∶1为宜。

富氮杂环含能化合物的创制

年第卷第

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