固体发动机装药热安全性数值分析

目的研究固体火箭发动机遭受火烤时的安全性。方法建立发动机有限元模型,计算推进剂在慢速烤燃和快速烤燃工况下的温度分布和爆炸延迟时间。结果推进剂慢烤47 h后达到临界温度,其值为352℃;快烤推进剂加热697 s后达到临界温度,临界温度为355℃。结论推进剂在快速烤燃模式下的热扩散速率大于慢速烤燃工况下,但是温度梯度则相反。两种工况下推进剂达到临界温度后开始反应的位置不同,推进剂厚度决定了其储热能力。     

PBT基推进剂热分解特性与慢烤行为关系研究

目的 研究PBT(3,3–二叠氮甲基氧丁环–四氢呋喃共聚醚)基推进剂慢速烤燃响应情况与热分解特性之间的关系。方法 采用差示量热扫描仪和慢速烤燃试验,研究推进剂在不同固含量(通过改变高氯酸铵含量来调整)和不同铝粉含量下的热分解温度变化情况,计算不同组分含量下推进剂的热分解动力学参数,对比分析PBT基推进剂固、铝粉含量变化对热分解特性及慢速烤燃行为影响。结果 固含量从78%下降至75%时,配方中AP(高氯酸铵)的高、低温热分解温度和热分解活化能均会下降。铝粉质量分数从18%下降至5%时,配方中AP的高、低温热分解温度和热分解活化能均会下降。当采用78%的固含量时,配方无法通过慢烤试验,而采用75%的固含量,铝粉质量分数为18%、5%时,均能通过慢烤试验。结论 根据热分析及慢烤试验结果可认为,固含量变化对慢烤响应程度变化有较大影响,Al粉含量变化对配方慢烤响应程度的影响较小。影响配方慢烤响应程度主要由AP高温分解控制,AP高温分解活化能越低,越有利于推进剂通过慢速烤燃测试。     

不同升温速率下模块装药的烤燃特性分析

目的 研究不同升温速率下模块装药烤燃特性的变化.方法 基于模块装药结构及其烤燃化学反应机理,提出基本假设,建立二维非稳态烤燃计算模型,通过数值模拟计算分析研究模块装药在不同工况下的烤燃特性.结果 在3.30、5.25、7.20 K/h的加热条件下,模块装药发生烤燃响应的着火温度分别为476.6、473.1、477.1 ...     

含能材料热安全性研究进展

分析了国内外关于含能材料烤燃试验和烤燃数值模拟的研究进展,主要是炸药和推进剂等烤燃试验研究成果,以及装填含能材料的弹药系统的烤燃数值模拟研究成果。结果发现,小型含能材料烤燃试验技术是目前烤燃试验开展的重点,其中烤燃过程可视化、烤燃响应程度的量化是烤燃试验的关键技术。小型烤燃试验研究结合烤燃数值模拟是评估弹药系统热安全性的重要方法。针对烤燃数值模型的完善(热-机械-化学耦合烤燃模型)是未来的发展趋势。     

低成本高效慢速烤燃试验方法研究

目的研究低成本高效慢速烤燃试验方法。方法利用自主研发的一套慢速烤燃试验装置,以1℃/min和3.3℃/h升温程序作为对比试验,设置几种三阶段升温程序,对JBO-9013和JH-14炸药进行慢速烤燃试验,以此获得不同升温程序下试样的响应温度和响应等级。结果 1℃/min、3.3℃/h、三阶段(100/150/193℃)升温程序下,JBO-9013响应温度分别为243.1、199.5、199.8、201.4、193.0℃,响应等级均为燃烧反应;JH-14响应温度分别为211.0、186.0、191.7℃,响应等级均为爆轰反应。结论升温程序对JBO-9013和JH-14响应温度和响应剧烈程度均有影响。与GJB8018—2013中1℃/min升温程序相比,三阶段升温程序与MIL-STD-2105D和STANAG 4439中3.3℃/h烤燃试验结果吻合度较高。因此,三阶段升温程序具有缩短试验周期、提高试验效率和降低试验成本的作用。     

2种低射速下火炮膛内模块装药烤燃特性的对比与分析

目的 研究火炮多发连续射击后膛内模块装药的受热过程.方法 采用烤燃的思想建立模块装药留膛二维瞬态烤燃模型.以443 K为临界温度,求解火炮在2种低射速工况(以每分钟2、3发)下连续射击至药室内壁温度达到约443 K时的壁面温度分布,并以此为初始温度条件,对模块装药在膛内的烤燃过程进行数值模拟,对比分析2种低射速下火炮膛...     

炸药缓慢加热条件实验技术进展

为降低炸药装药意外热刺激起爆后对武器平台、后勤系统和人员损伤的严重程度及概率,适应不敏感弹药发展过程中对炸药热危险性综合评定的需要,有针对性地分析了以美国为主的炸药和弹药装药慢烤燃实验相关文献、STANAG 4382《北约弹药缓慢加热测试标准》调查报告以及西安近代化学研究所开展的密闭系统的模拟弹慢速烤燃实验研究成果。分析结果发现,尚需解决的问题为3.3℃/h温升速率条件起源未知,小型模型实验技术是目前开展的重点,可视化/量化反应状态的实验技术及仿真预测试验反应剧烈程度的模型研究是发展重点,试验反应剧烈性抑制技术研究是未来的发展趋势。     

HNS多点阵列装药慢速烤燃试验研究

研究多点阵列冲击片雷管装药的热安全性。方法针对φ3 mm×3 mm、φ4 mm×4 mm、φ5 mm×5 mm、φ4mm×8mm共四种不同尺寸的HNS多点阵列装药开展慢速烤燃试验研究,得到HNS多点阵列装药在3.3℃/h、5、10℃/min三种不同升温速率下的响应特性。结果同规格装药情况下,随着升温速率的提高,其热烤响应剧烈程度有加剧趋势;同升温速率条件下,试样药量越大,反应剧烈程度有加剧趋势。结论阵列装药有利于分散HNS装药在热烤条件下的热积累,降低热烤试验的响应强度,提升装药的热安全性。     

油箱明火烤燃下燃爆危险性分析与安全对策

为预防交通事故中油箱燃爆危险的发生,利用摄像机、高速照相机和红外热成像仪观测油箱在烤燃过程中的燃爆特性,得到爆炸火球参数和油箱内部温度变化,并针对油箱烤燃的危险性,利用爆炸火球辐射总能量和热剂量来评判热效应严重程度。结果表明:明火烤燃状态17min左右,油箱发生爆炸;爆炸火球的体积、表面最高温度和辐射总能量分别为150.46m~3、1 490.4℃和2.10×10~4kJ,距爆炸火球中心1m、5m和10m处的热剂量分别为1 978.8kJ/m~2、99.4kJ/m~2和25.1kJ/m~2。最后,从油箱本质安全设计和点火源控制方面提出了相应的安全对策与措施。     

HTPB药柱老化对SRM内弹道性能的影响及偏差分析

为了定性和定量的描述药柱燃面、密度、燃速等因素对固体火箭发动机（SRM）内弹道性能的影响,在HTPB复合固体推进剂老化研究和SRM内弹道性能预估研究的基础上,分析了HTPB推进剂因贮存老化引起的SRM内弹道性能偏差,建立了性能偏差计算模型。结果表明,老化引起的药柱燃面、密度、燃速变化以及侵蚀燃烧引起的喷喉烧蚀是SRM贮存过程中影响内弹道性能偏差的直接因素,老化引起它们微小的波动都会引起发动机内弹道性能较大的偏离。在发动机寿命预估和进行可靠性分析时必须考虑老化对内弹道性能的影响。     

基于等转化率原理的固体推进剂贮存寿命评估

目的快速、准确地评估固体推进剂贮存寿命。方法在4个不同升温速率下获得固体推进剂的热流信号,根据等转化率原理,利用AKTS热反应动力学软件获得相应的动力学参数及动力学模型,同时开展60℃热老化试验,选用适当的数学模型评价固体推进剂贮存寿命。结果固体推进剂在25℃的贮存寿命为16年。结论利用等转化率原理可准确获得固体推进剂反应速率常数,再利用单个温度点加速老化试验能快速得到固体推进剂的贮存寿命。     

不敏感发射药检测与评估技术研究综述

为了深入研究不敏感发射药,从全尺寸发射药不敏感性能试验、实验室感度试验及小型模拟试验三个方面,综述了发射药在各类刺激源下响应特性检测评估技术的研究进展,重点阐述了具有发射药特点的小型模拟检测手段和方法。如热碎片传导点火试验、小规模慢速烤燃装置试验及发射药床临界直径试验方法等,提出了不敏感发射药检测与评估迫切需要发展的方向。研究发射药小型模拟试验及评估技术,该类方法可研究发射药配方组分、药型等对其敏感性响应规律及机理,有望减少或替代全尺寸发射药装药的外场响应试验;发展适用于发射药多孔离散状结构的试验方法、反应判据及评估标准,促进高能不敏感发射药的研究和应用;开展发射装药对弹药生存能力影响评估技术,结合典型弹药研究装药结构等对其反应等级的影响规律。     

丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能

采用动态热分析(DMA)方法研究了某丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能,借助时间一温度叠加原理,获得时间位移与频率对数的关系曲线及WLF方程的常数,并计算得到固体火箭发动机点火瞬间的推进剂药柱的临界温度tc,并用tc数据预估了发动机点火瞬间推进剂药柱不会由高弹态向玻璃态转变,不会发生断裂与结构完整性破坏.     

基于状态监测和老化试验的火箭发动机寿命评估方法研究

通过分析某型固体火箭发动机的结构,对发动机状态监测系统的微型传感器进行了合理布局,从而得到危险区域的最大应变值。采用加速老化试验,得到推进剂在不同老化温度下延伸率随老化时间的变化曲线。通过化学反应速率,建立不同老化温度下力学性能参数和老化时间的关系,从而确定某贮存温度下推进剂延伸率与贮存时间的关系。将发动机危险点处最大应变与贮存时间的变化关系进行比较,得到推进剂的贮存寿命。     

自然贮存条件下发动机的性能变化

桌发动机在南、北方自然环境条件下贮存了1～3a,发动机各零部组件与零状态相比差异不大,随发动机一起贮存的药柱方坯力学性能有所下降。对发动机在南、北方自然贮存环境下的变化情况进行了描述,就推进剂方坯力学性能下降情况进行了分析。     

高能推进剂老化对发动机内弹道性能的影响研究

对某配方NEPE高能固体推进剂进行了加速贮存试验,分析了推进剂在长期贮存后其密度、燃速的变化规律,开展了发动机内弹道测试和内弹道参数影响定量分析研究。针对某翼柱型装药固体发动机,分析了长期贮存后其内弹道性能的变化规律。结果表明,燃速缓慢下降是影响高能推进剂发动机内弹道性能变化的主要因素。