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。     

圆孔装药固体火箭发动机的慢速烤燃特性研究

目的 研究圆孔装药固体火箭发动机的慢速烤燃特性.方法 针对装填高能推进剂的固体火箭发动机,建立了二维瞬态慢速烤燃模型.其中AP/HTPB推进剂的化学动力学模型为两步总包反应模型.在升温速率分别为3.6、7.2、10.8 K/h的工况下,进行固体火箭发动机的烤燃数值模拟,并具体分析慢速烤燃工况下固体火箭发动机的传热特性和...     

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。     

某四组元复合推进剂的热分解规律研究

目的研究某四组元推进剂的热分解特性。方法进行差示扫描量热(DSC)和热重分析(TG)实验。结果分别得到了推进剂在不同温度下的DSC和TG曲线,以及同一温度下推进剂各单组分的DSC和TG曲线,并计算得到了不同升温速率下的反应动力学参数。结论推进剂的热失重主要分为三个阶段,150～220℃的范围主要为RDX的热分解,220～375℃的范围主要为AP热分解,375～515℃的范围主要为部分AP高温分解和橡胶分解。同时推进剂在200～237℃和337～385℃各出现了一个放热峰,在240～248℃出一个吸热峰。推进剂的吸热峰为推进剂中AP晶型转变的吸热峰,推进剂中两个放热峰分别是由于RDX热分解和AP的高温分解产生的。同时计算得到推进剂样品的活化能,推进剂的表观活化能在1.6×10~5～2.1×10~5J/mol的范围之间,随着热分解的进行,活化能先降低后升高。     

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。     

温度循环-应变作用下聚醚推进剂老化机理研究

目的 掌握聚醚推进剂在温度循环与应变耦合作用下的老化机理.方法 开展65～75℃温度循环和3％预应变耦合作用下的老化试验,针对不同老化时间的聚醚推进剂,分析抗拉强度、伸长率等力学性能的变化规律,以及表面微观损伤、分子官能团、反应热等微观损伤演变情况,综合推断聚醚推进剂宏观-微观关联老化机理.结果 随着老化时间延长,最大抗拉强度波动下降,最大伸长率先增大、后减小;高氯酸铵和聚醚粘合剂的分解峰温均向低温方向移动,位于1410 cm?1的高氯酸铵吸收峰增强,而位于1565、1725 cm?1的聚醚粘合剂中氨基甲酸酯、酰胺基团吸收峰下降;嵌在聚醚粘合剂内部的高氯酸铵逐渐暴露,且部分高氯酸铵颗粒与周围界面明显分离,并出现小孔洞.结论 在长期温度循环和预应变作用下,聚醚推进剂分子主链中酰胺基团的C—N键由于分子间结合力较弱而分解断链,破坏了分子主链网状交联结构,使得分散其中的AP粒子逐渐露出表面,并呈现部分断裂损伤特征,引起抗拉强度下降.     

AP/HTPB底排推进剂降压熄火试样的热分解研究

为了掌握AP/HTPB底排推进剂降压熄火后的热分解特性,采用半密闭爆发器制备AP/HTPB底排推进剂降压熄火的试样,利用DSC方法进行微量样品在3种升温速率下的热分解试验,并与AP/HTPB原样测试结果进行对比分析.结果表明,在相同升温速率下,降压熄火后的AP/HTPB底排推进剂的DSC曲线中,放热峰的形状发生了变化,...     

装药结构热安全性试验方法及其特点分析

目的 在装药结构的热安全性试验时选择合理的加热方法.方法 从燃料、加热速率、温度范围、温度可控性、温区可控性、对试件影响等方面对开放油池火烧、可控喷射火烧、红外辐射灯阵、电加热带、电加热箱等常用的加热方式进行对比分析.结果 对于快烤加载,红外辐射灯阵兼具开放油池火烧和可控喷射火烧的优势,能够实现温度为800～1200℃、升温速率不低于200℃/s、温度控制偏差不大于5％的模拟火烧温度稳定控制,且具备清洁环保的优势;对于慢烤加载,红外辐射灯阵兼具电加热带和电加热炉加载的优势,能够实现温升速率3.3℃/h～1.0℃/min可调节,加热温度不低于400℃,温度分区不低于4个的分区慢速烤燃温度控制,且不会给试样反应等级带来额外影响.结论 合理选择慢烤、快烤加热方式,避免对装药结构的反应等级产生影响,是装药结构的热安全性试验时需重视的一个问题.     

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。     

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。     

NG/NC基体对复合改性双基推进剂机械感度的影响

目的 研究硝化甘油(NG)增塑的硝化棉(NC)基体对复合改性双基(AP/CMDB)固体推进剂机械感度的影响。方法 采用光辊压延法和柱塞式挤出法,分别制备NG增塑的NC吸收药样品及以其为基体的固体推进剂样品,采用扫描电镜表征不同增塑比的NC/NG基体及推进剂的微观形貌,采用摩擦感度仪、撞击感度仪测试NG/NC基体及推进剂的机械感度。结果 当NG的质量分数由41.5%降至37.5%时,NG/NC基体的撞击感度降低53.0%。加入超细高氯酸铵(AP)后,采用NG质量分数为37.5%的基体的推进剂,撞击感度增加46.7%,而加入球形铝粉后,AP颗粒分散均匀性和NG/NC网络均匀性增加,推进剂抗冲强度提高,撞击感度及摩擦感度分别降低44.4%和20.0%。结论 AP/CMDB推进剂的机械感度与微观结构明显相关,AP的加入提高了推进剂机械感度,Al粉的加入提高了粉体的分散均匀性和NG/NC对粉体颗粒的包裹效果,降低了推进剂机械感度。     

固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展

基于固体推进剂的贮存老化，以NEPE推进剂和以HTPB推进剂为代表，综述了近年来固体推进剂老化进程中所受的各种影响因素、作用机制及化学反应机理研究进展。总结了温湿度、应力和环境气氛为代表的外部环境因素，配方性质、组分变化和添加剂等内部影响因素对推进剂老化及贮存失效期限的影响。分别从微观和宏观角度出发，分析了内外部各种影响因素加速或减缓固体推进剂老化进程的作用机制。此外，针对黏合剂、氧化剂、防老剂等化学组分，总结了固体推进剂贮存老化期间发生的氧化交联、分解、降解断链等主要化学反应，并分析了各个反应发生的机理及原因。最后，展望了未来固体推进剂老化影响因素研究的发展趋势，并为今后固体推进剂老化机理及失效模式研究提供了研究思路。     

硝酸异丙酯对单基推进剂的安定性能影响研究

目的研究云爆剂中硝酸异丙酯渗漏对单基推进剂的安定性能影响。方法利用加速量热仪(ARC)对单基推进剂在混合硝酸异丙酯环境下的热分解情况进行研究,确定热分解特性参数,并通过速率常数法计算出动力学参数。结果得到了其绝热分解的温度、压力时间曲线,发现在混合硝酸异丙酯后,样品起始热分解温度和表观活化能基本不变。结论硝酸异丙酯对单基推进剂的起始分解温度和活化能没有明显影响,不会危害其热安定性能。     

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...     

RDX粒度对某高能硝胺发射药燃烧性能的影响

为了研究黑索金(RDX)粒度对某高能硝胺发射药(NP)常、高、低温燃烧性能的影响,在NP发射药配方的基础上,加入超细RDX和普通RDX,其平均粒径(D50)分别为6μm和40μm,制备得到新型高能硝胺发射药NPH.通过密闭爆发器试验,对比分析NP和NPH发射药在常、高、低温条件下燃烧性能的变化规律.高能硝铵发射药中,R...     

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。