研究了超细硼粒子在温压型燃料爆炸中的能量效率,通过理论计算、实验室测试和外场实验比较了硼、镁、铝等添加剂在温压燃料中的性能.结果表明,虽然含硼燃料的能量明显高于含镁、铝燃料,但其点火和燃烧条件较为苛刻.爆炸试验时,在相同爆心距处,含硼温压燃料试样的爆炸冲击波压力与含镁、铝温压燃料试样相比没有明显优势.含硼燃料试样的爆炸火球温度较高、高温维持时间更长.为了提高燃料中硼粉的能量效率,需要提供初始高温环境和适当的氧浓度,改善硼粒子的燃烧性能.

为评估技术状态不断变化的导弹战斗部的可靠性,提出了适用于成败型产品的AMSAA模型评估方法和Gompertz模型评估方法.并对某型战斗部研制阶段的试验数据进行了评估,将评估结果与传统评估方法得到的结果进行了比对.结果表明,用二项分布评估方法得到的置信下限小于用超几何分布评估方法得到的置信下限,并且都低于用AMSAA模型评估方法得到的置信下限;用传统评估方法得到的点估计值小于用Gompertz模型评估方法得到的点估计值.着重分析了用不同方法对同一试验数据进行评估时得出不同结果的原因.结果表明,由于考虑了产品的可靠性变化趋势,用AMSAA模型评估方法和Gompertz模型评估方法得出的结果更合理.

为得到聚能射流引爆屏蔽PBX和B炸药的临界条件,采用某制式聚能装药对不同厚度屏蔽板屏蔽的PBX和B炸药进行了侵彻引爆实验,得到屏蔽炸药临界引爆的屏蔽板厚度;通过闪光X射线照相实验测定了与临界屏蔽板厚度相对应的射流穿靶后的剩余射流头部速度和直径,得出引爆屏蔽PBX和B炸药的射流引爆判据u2d分别为38.4mm3/μs2和15.5mm3/μs2.将B炸药射流引爆判据的实验数据与文献报道数据进行对比,证实了实验结果的正确性.此外,在临界屏蔽板厚度相同条件下,对装药厚度不同的屏蔽PBX和B炸药进行了侵彻引爆实验,结果表明,药柱厚度变薄,不利于聚能射流引爆炸药.

简述RDX和HMX热分解的各种机理,其热分解的初始过程是N-N和C-N键断裂的竞争反应,试验条件和样品相态等因素影响竞争过程.用DSC-FTIR联用技术和热裂解原位池/FTIR分析了主要分解气相产物和凝聚相中主要官能团的变化.结果表明,RDX和HMX热分解的主要分解气相产物为N2O,CH2O,CO,CO2,H2O和HCN.RDX的分解气相产物CH2O和H2O红外吸收率的温度关系曲线都产生双峰,RDX基团-NNO2的吸收带1 589 cm-1和1 278 cm-1有两个不同速率的变化过程.用N-N键和C-N键竞争断裂的观点解释了RDX与HMX热分析和产物分析的结果.

为研究装药弹体残余应力对杀爆弹使用安全性的影响,分析了装药过程的应力-应变特征.假设药柱的应力分布不涉及压制过程炸药的应力-应变历史,采用两种方法对装药弹体在静载荷下的应力进行分析计算,一种是将整个弹体划分成较小的网格进行求解,另一种是先对整个弹体进行网格划分,然后根据求解的需要对局部网格进行加密.两种计算结果相差不大,应力主要集中在扩爆孔底部,最大为1.907×10-3MPa,与同等压药密度成型药柱的屈服极限8.67 MPa相差甚远.在应力作用下,局部所产生的最大变形为2.71×10-9m,可以恢复.

水下爆炸冲击波传播计算由能流密度-时间曲线经验表达式化简.用简单数值积分法解由拉格朗日形式流体动力学方程、Hugoniot方程和能流密度-时间关系式组成的偏微分方程组,不同距离处的冲击波峰值由单点初始数据计算.结果表明,由近似计算方法所得结果与实测数据和相似律结果一致.适当选取起算参数,在5倍装药半径以外的爆炸远场范围计算精度良好.5倍装药半径以内的爆炸近场,冲击波未充分形成,计算方法失效.计算了几种含铝炸药的冲击波传播,表明冲击波能显著影响冲击波传播特性,冲击波能有利于抑制超压衰减.

采用溶剂蒸发法制备了碳纳米管(CNTs)/AP复合粒子,并用TEM,SEM,FT-IR和XRD对其进行表征,用DTA研究了纳米复合粒子中CNTs对AP热分解的催化性能,并与纯AP以及相同含量的CNTs与AP简单混合物进行对比.结果表明,CNTs对AP的热分解有一定的催化作用,且CNTs/AP复合粒子中CNTs对AP的催化性能优于CNTs与AP的简单混合物;与纯AP样品相比,复合粒子中AP的高温分解峰温降低了113.9℃,低温分解峰几乎消失,表观分解热由309.92 J/g提高到984.18 J/g,而CNTs与AP简单混合样的表观分解热为709.50 J/g,表明CNTs与AP的复合处理可改善AP的高温热分解性能.

为研究贮存条件对毛刷式装药结构火箭弹发动机固药力的影响,分别选取已在温带、热带、亚热带内陆和亚热带沿海4个地区、仓库和野外两种不同场地贮存5a的32发火箭弹发动机,首先利用拉力机对每发火箭弹发动机不同位置的8根推进剂固药力进行了测定,然后根据秩和检验方法对实验结果进行了处理与分析.通过实验与分析,得到32发火箭弹发动机的固药力,测定结果的平均值为62.11～134.79N;对于同一种贮存场地,温带与热带、热带与亚热带内陆、热带与亚热带沿海贮存地区发动机固药力之间有显著差异,其他贮存地区发动机固药力之间没有显著差异;而对于同一个地区,贮存场地对火箭发动机的固药力没有显著影响.

综述了碳黑(CB)、富勒烯烟炱(FS)、C60(Buckmister Fuller)、碳纤维(CF)及碳纳米管(CNTs)在固体推进剂催化燃烧中的作用、作用规律及作用机理.在双基系推进剂中加入碳黑和C60可富集催化剂,阻滞催化剂凝聚,使双基推进剂产生平台或麦撒效应,推进剂压力指数降低,低压下的燃速大幅度提高.碳纤维改善了推进剂燃烧表面的导热,增加了推进剂基体强度,可提高其燃速,预防复合推进剂的破裂.推进剂中的碳纤维、碳纳米管能加速含能材料的分解,提高推进剂的燃速.展望了固体推进剂中碳物质的发展方向.

采用最小自由能法,研究了含呋咱衍生物的Al/Mg/HTPB/AP富燃料推进剂的能量性能,结果表明,随着呋咱衍生物含量的增加,富燃料推进剂比冲明显增加,其中含质量分数为25%的DAAzF(4,4’-二氨基-3,3’-偶氮呋咱)的富燃料推进剂比冲可达7 522.9 N·s·kg-1,比相同质量含量下含CL-20富燃料推进剂比冲高260N·s·kg-1.含呋咱衍生物富燃料推进剂气相平均相对分子质量((-M)g)约为29,补燃室火焰温度(Tc)约为2 200K,且二者随着呋咱衍生物含量增加而略有增加.

分析了不饱和聚酯树脂(UP)的固化机理和DNT(二硝基甲苯)对不饱和聚酯树脂的阻聚机理,设计了包覆方式,研制出DT-1和DT-2两种底涂液,并将其应用于含DNT双基推进剂的不饱和聚酯包覆.结果表明,DT-1底涂液阻隔性好,但与不饱和聚酯包覆剂的黏结性较差;DT-2底涂液与不饱和聚酯包覆剂具有很好的黏结性,但阻隔性能不好.在两种底涂液联合使用,烘干时间为180min,凝胶时间大于110min条件下,可包覆出黏结可靠的装药.对包覆的含DNT双基推进剂进行环剪切黏结性能试验,测试结果表明,在6.83MPa时黏结强度趋于稳定,破坏发生在非黏结面,可满足装药黏结要求.

用高能氧化剂六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)部分代替NEPE推进剂基础配方中的RDX,研究了CL-20含量、粒度大小对NEPE推进剂能量性能、燃烧性能、力学性能的影响规律.结果表明,在低铝含量NEPE推进剂中加入CL-20后,比冲可提高约54N·s/kg;加入CL-20后,NEPE推进剂在各压力点下的燃速明显比含RDX的NEPE推进剂燃速高,但压力指数差别不大;随着CL-20粒度的增加,燃速呈现先增后降的趋势,在105～125μm时达到最大值,燃速压力指数则表现为先降后增的趋势,105～125μm时最低,最低值为0.423;随CL-20粒径的变化,NEPE推进剂的力学性能有大幅度的变化,粒径为125～154 μm时,其综合力学性能最佳.

为分析非密闭条件下高浓度过氧化氢的爆炸原因,设计了两种试验条件对爆炸发生的可能性进行模拟.第一种试验的条件是使高浓度过氧化氢处于完全敞开体系,第二种试验的条件是使高浓度过氧化氢与管件形成相对密闭区间.试验表明,爆炸只在第二种类型中发生.据此,建立了分析和解释爆炸发生原因的数值算法.

为降低双基低燃速低燃温推进剂的燃速、燃温,将含能添加剂PQ加入含HMX的CMDB推进剂中.研究了含能添加剂PQ与HMX复配后部分取代配方中的NC和NG对燃速、燃温的影响,并采用常规的Pb-Cu盐复合催化剂和非铅催化剂体系对该配方体系的燃烧性能进行了调节.结果表明,加入适量的复合含能添加剂能有效降低推进剂的燃速和燃温,可使推进剂理论燃温低于1200K,燃速低于2.5mm/s(10MPa,20℃);与常规Pb-Cu盐催化剂相比,非铅催化剂的催化效率更高,配方的燃烧性能更好,压强指数可低至0.16(3～7MPa),获得平台燃烧.含能添加剂PQ降低燃速、燃温的原因是加入PQ后,推进剂的能量水平下降以及PQ在分解时的熔化吸热降低了化学反应速率.

对近年来国内外出现的新型绿色(无毒、对环境友好)液体推进剂进行了评述.硝酸羟铵基单组元推进剂具有冰点低、密度比冲高、安全无毒的特点,适用于小卫星和上面级,催化分解技术还有待深入研究;二硝酰胺铵基单组元推进剂比冲高于硝酸羟胺基单元推进剂,发动机脉冲工作能力可与无水肼发动机相媲美,但目前发动机预热温度和燃烧室温度都过高;高浓度过氧化氢/醇基推进剂比冲为常规推进剂比冲的93%,密度比冲为102%;过氧化氢/叠氮胺类不但密度比冲高,而且可实现自燃;一氧化二氮基双组元推进剂在微推进系统中有广泛的应用前景;原子推进剂以其优良的比冲性能将给航天运载器带来革命性的飞跃,但对低温技术提出了挑战

为改善HTPB基PBX炸药的易损性,研究了炸药的模量与撞击感度之间的关系.通过改变端羟基聚丁二烯(HTPB)基PBX的固化参数与黏结剂的含量,制备了一系列具有不同模量的PBX,利用50%特性落高法对其撞击感度进行测试.结果表明,PBX的撞击感度随抗张模量和压缩模量的下降而降低.从理论上分析了影响撞击感度的模量因素和机理,认为通过调整PBX的力学性能可改善PBX炸药的机械撞击感度.

利用平板扫描仪获取装药药管端面图像,经计算机对图像进行一系列技术处理,实现了对小型推进剂管状装药药形尺寸的高精度数字化检测.详细研究了基于图像噪声面积的图像去噪、自适应的图像阈值分割等技术的开发过程,研制出一套小型推进剂管状装药药形尺寸数字化检测设备.按照国军标要求,分别对3种典型小型推进剂管状装药药形尺寸进行实际检测,检测结果的精度、检测工作的速度及效率等均达到设计要求.

利用气相色谱法对某新型发射药中钝感剂含量与分布进行了测定.借助一些假设和萃取时间及所萃取樟脑含量数据,建立了钝感剂在发射药中的含量分布模型.分析了结果误差,计算了含樟脑发射药的内弹道性能.讨论了钝感剂含量及其分布对内弹道性能主要指标pm,v0的影响.结果表明,所提出的基本假设是合理的,钝感剂含量及分布显著影响内弹道性能.

介绍了燃烧场微量分子探测简并四波混频技术的工作原理,建立了前向简并四波混频(FB-DFWM)实验系统,利用该系统,测量了甲烷-空气火焰中OH分子的DFWM光谱信号和OH分子的浓度分布,研究了激光能量、调协波长及其他实验条件与信号强度的关系,并探索了如何有效抑制杂散光干扰及提高信号强度等问题.FB-DFWM技术测量OH分子浓度分布结果与微量分子测量技术--激光诱导荧光技术的测量结果一致,验证了该技术测量结果的准确性.

介绍了热加速老化试验预估火药安全贮存寿命的方法原理.对硝酸酯火药进行不同温度(95,90,85,75和65℃)的热加速老化.以有效安定剂消耗一半所需时间(τ)作为安全贮存寿命的临界点,对不同温度(t)下的τ值,用线性最小二乘法按Bethelot方程进行线性回归,预测了硝酸酯火药在常温(30℃)下的安全贮存寿命.收集了80余种硝酸酯火药安全贮存寿命的预估结果.结果发现,一般单基、双基、三基发射药和双基推进剂的安全贮存寿命在40a以上,而加入AP、TEGN等成分改性的双基发射药和推进剂安全贮存寿命大多低于40a.比较了4个温度点与5个温度点回归处理结果的差异.提出取消90℃试验,必要时增加55℃试验的建议.根据硝酸酯火药老化分解速率的温度系数和低温试验统计结果,提出单温度(65℃)短周期预测硝酸酯火药安全贮存寿命的简便方法.

为解决半溶剂法发射药双螺杆成型工艺中预混捏合后物料形状及大小的差异悬殊,导致双螺杆挤出成型机吃料困难、挤出速度不均匀问题,将民用行业适于湿固体物料用粗碎机,通过主要工作参数及安全技术措施的改进,加工出一台适于高黏弹火药用的粗碎设备CSZZ-200.通过代料和真料实验,验证了装置性能.结果表明,经该粗碎机粗碎后的粒料,外形尺寸相对均匀,粒间不黏连,经双螺杆挤出后,挤出速度均匀稳定,解决了双螺杆挤出机中的喂料和出料不均匀问题