为了对比轴对称和中心对称结构含能化合物，分别以平面结构分子乙烯、苯、萘、吡嗪并[2,3-b]吡嗪为主体骨架结构，硝基为能量修饰基团，氨基为安全修饰基团，构建两组分别具有轴对称和中心对称结构的含能化合物。采用密度泛函理论，在B3PW91/6-31G(d,p)级别下，对目标化合物进行了系统的研究计算。结果表明：轴对称结构含能化合物分子结构更稳定，能隙和键离解能均高于中心对称结构含能化合物；轴对称结构含能化合物具有更高的密度，中心对称结构含能化合物生成焓更高，两种对称方式结构目标化合物爆轰性能极为接近；最后分别在分子和晶体层面对产生该规律的原因进行了相关解释。轴对称结构含能化合物的设计策略对于开发新型高能量密度化合物具有一定的理论价值。

为了降低黑索今（RDX）的机械感度，以聚叠氮缩水甘油醚（GAP）和乙基纤维素（EC）为黏结剂，采用预混膜乳化法制备了RDX/GAP/EC复合颗粒，并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、差扫描量热法(DSC)、BAM撞击感度仪和BAM摩擦感度仪对其进行表征。结果表明，用200mL乳液制得的模板所得到的RDX/GAP/EC复合颗粒与原料RDX相比，形貌规则较好，球形度比较高，晶型未发生改变，活化能提高了20kJ/mol，热爆炸临界温度提高了30℃，撞击感度和摩擦感度能量分别提高了3.5J和48N。

为探索超声强化化学反应可行性，掌握强化工艺规律，本文选取FOX-7前体2-甲基-4,6-嘧啶二酮（MPO）的合成作为研究对象，设计了MPO连续流合成方法。以盐酸乙脒和丙二酸二乙酯为原料，经连续缩合、酸化合成得到MPO，并利用红外光谱（IR）、质谱（MS）及元素分析等进行了结构表征；探究了超声强化作用下缩合反应的关键影响因素及工艺规律。结果表明：最佳反应条件为停留时间9 min，反应温度60 ℃，超声功率150 W，料比n(盐酸乙脒)：n(丙二酸二乙酯)为1：1.15，反应液浓度1 mol/L（以盐酸乙脒计）。MPO收率86.6%，纯度99.7 %，反应时间由传统釜式工艺的7.5 h缩短至9min。使用这种方法获得的产品粒径小于100 μm，粒径均匀、分散性好。

目前关于冲击波参数的经验公式大都是以TNT等单质炸药为背景提出的，乳化炸药与纯组分单质炸药相比有着更为复杂的成分和反应过程，可能导致其在不同环境压力下冲击波参数与单质炸药有所区别。为了探究负压条件下乳化炸药冲击波参数，在4米直径可调真空度球形爆炸容器内，开展不同负压和不同药量条件下的乳化炸药内爆实验，获得冲击波的超压时程曲线。结果表明，乳化炸药量每减少50g，峰值超压平均下降27%；环境压力每降低20kPa，峰值超压平均下降8.66%；乳化炸药在不同负压环境下的正压冲量约为单质炸药的81.3%。负压条件下的乳化炸药峰值超压和正压冲量实验值与传统经验公式相比误差均大于10%，而基于常压实验值拟合的公式与不同工况下的实验值误差均小于4%，能够精确预测不同负压环境下乳化炸药的冲击波参数。

基于提升复合固体推进剂综合性能的目的，将有机-无机杂化结构的多面体低聚硅倍半氧烷（POSS）应用于端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂，四种POSS化合物为：八苯基硅倍半氧烷（OPS）、八氨基苯基硅倍半氧烷（OAPS）、八硝基苯基硅倍半氧烷（ONPS）和八（二硝基苯基）硅倍半氧烷（ODNPS），以质量分数1% 的含量加入HTPB推进剂，推进剂制备工艺为混合、真空浇注和加热固化。使用电子万能试验机、热机械分析仪测定推进剂的拉伸力学性能；使用氧弹量热仪测定推进剂在3 MPa氮气下的燃烧热；利用线扫描摄像燃速测定系统测定了推进剂的燃速-压强关系；采用扫描电镜、激光粒度仪和 X 射线衍射仪（XRD）对推进剂燃烧热测试后的凝聚相产物进行微观形貌、粒度及物相分析；采用同步热分析仪、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）等测试对POSS影响推进剂燃烧的机理进行了分析。结果表明：四种POSS均可增强推进剂拉伸力学性能，八氨基苯基硅倍半氧烷（OAPS）效果最优；四种POSS均可提高推进剂的燃速，ONPS含量为质量分数3%时，推进剂燃速及燃烧热最高；四种POSS均可促进推进剂铝燃烧，明显减小凝聚相燃烧产物的粒径，ODNPS效果最优。分析认为，ONPS和ODNPS热解、燃烧产生的纳米尺寸的芳香碳和氧化硅，提高了推进剂燃速，抑制了推进剂铝燃烧团聚。

为探究药粒冲击破碎现象对埋头弹火炮发射过程产生的影响，忽略火药药粒的差异性与不一致性，根据火药冲击挤压破碎机理，提出一种新的与火药形状相关的理论方法，利用火药形状参数变化模拟药粒破碎过程。埋头弹一维两相流仿真研究中应用此药粒破碎模型，预测发射药粒破碎在点传火过程中对埋头弹内弹道性能的影响，完善埋头弹火炮独特的装药结构以及点火理论基础，增强其发射安全性。通过仿真火药颗粒未发生破碎与发生破碎的模拟结果比较发现：在埋头弹火炮点火异常下，发射过程中膛内局部药粒冲击破碎会使得挤压应力飙升；火药燃面比例显著增大；膛压猛增并有可能产生异常压力；易引发大振幅的压力波以及波动剧烈的压力波；膛内气固两相运动更为复杂多变。

含能化合物的性能预测对分子结构设计具有重要的指导作用，而含能材料晶体密度预测的精度是决定其它性能预测准确性的关键。因此，采用量子化学计算方法对所收集的已合成杂环含能材料，在三种不同的泛函下计算得到偶极矩、四极矩、极化率、最高占据轨道能量、最低空轨道能量等量化结构参数，并从PubChem数据库查到各化合物的氢键供体数、氢键受体数、可旋转键数三个参数，通过逐步回归方法，筛选出与密度关系密切的参数，分别建立多元线性回归（MLR）和反向传播（BP）神经网络模型。结果表明，三种泛函水平下，B3PW91泛函计算所得结果建立的模型优于其他两种，且BP神经网络模型较MLR模型预测杂环含能材料密度的误差更小，精度更高。与已有方法比较得出，在B3PW91/6-31G(d,p)水平下，BP神经网络模型的平均绝对百分比误差为3.1%，相关系数为0.956，精度最好，为杂环含能材料密度的预测提供了一种较为精准的方法。

为研究土壤中装药埋深对地表空气冲击波传播规律的影响，开展了触地爆炸试验以及埋深为0.108m、0.228m、0.85m的5kgTNT爆炸试验，获得了多个比例距离处的冲击波峰值压力、冲量以及正压作用时间数据，分析了埋深对冲击波特征的影响。研究结果表明：冲击波峰值压力和冲量随着埋深的增加而减小，随着爆距的增大而减小；埋深为0.108m时，比例距离为1处的峰值压力和冲量分别是触地爆炸对应值的8.7%和20.4%；并对两种工况的正压作用时间进行了分析。通过对试验数据的进一步分析，建立了冲击波峰值压力、冲量与埋深、比例距离的工程计算模型，可为浅埋爆炸时弹药威力评价与毁伤效能预估提供参考。

为了得到高能钝感炸药，采用机械球磨法制备了2种六硝基芪(HNS)基复合炸药。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差热分析（DTA）对样品的形貌、晶体结构和热性能进行了表征，并测试了其机械感度，采用EXPLO5软件计算了其爆轰参数。结果表明：球磨后复合炸药微粒的表观形貌呈类球形，颗粒大小符合正态分布，晶型保持稳定，HNS/CL-20复合微粒的活化能较原料CL-20和HNS分别提高了37.71和60.05kJ/mol，说明HNS/CL-20复合微粒具有更高的热稳定性，机械感度较原料CL-20有明显的降低。

熔铸炸药载体最主要的特点是具有低的熔点，所以又被称为低熔点含能化合物，由于目前低熔点含能化合物的性能、环境、运输等还存在一些问题，设计合成新型低熔点含能化合物成为重中之重。综述了苯环类、氮杂环类、氮氧杂环类及含能离子盐类低熔点含能化合物的国内外研究现状、合成方法、物理化学性质与爆轰性能，并分析了其性能优劣及实际应用所面临的问题等，对比不同分子主体结构和官能团对化合物性能的影响，为了探索今后含能材料的重点研究方向以便设计出更好的低熔点化合物，更好地满足熔铸炸药应用要求。

为了获得微尺度爆轰性能优良且与3D微喷打印工艺兼容的悬浮式炸药油墨配方，以水溶性壳聚糖（CS）和聚乙二醇-4000（PEG-4000）为复合黏结体系，亚微米CL-20为主体炸药，设计和制备了高固含量CL-20基炸药油墨，并通过3D微喷打印平台进行打印成型。采用扫描电镜（SEM）、激光共聚焦显微镜、X 射线衍射仪（XRD）、对成型样品的形貌结构进行了表征和测试；采用差示扫描量热仪（DSC）、机械感度仪和静电感度仪分别测试了热分解性能、机械感度和静电感度，并对微型打印样品的爆轰能力进行了测试。结果表明，CL-20含量为90wt%时，打印成型样品表面宏观比较平整，但微观平均粗糙度约为14.58μm，内部结构均匀，层间无明显孔隙，成型样品中CL-20的晶型为ε型；与亚微米CL-20相比，油墨成型样品的表观活化能增加了5.94kJ•mol-1，其撞击、摩擦和静电感度分别下降了1J、80N和0.21J；微型传爆药打印样品的成型密度为1.515g•cm-3，爆轰临界尺寸和爆速分别为1×0.135mm和7484m/s。

介绍了单原子催化剂的制备方法和表征技术，分析了单原子燃烧催化剂在固体推进剂领域的作用效果，指出单原子催化剂具有高催化活性和选择性、高稳定性和100% 原子利用率等显著优势，预测了单原子燃烧催化剂的两大重点发展方向，分别是从微观结构多样化设计与构建方面丰富单原子燃烧催化剂体系以及从分子层面认知催化反应机理，明确固体推进剂单原子催化燃烧机制。

为了优化2,6-二苦氨基-3,5-二硝基吡啶（PYX）的晶体成形性，改善PYX的应用性能，采用溶剂-反溶剂法对PYX进行重结晶，确定了较优的结晶体系，探究了PYX晶体形貌和粒度分布的影响因素及规律，获得了较优的重结晶条件，分析了重结晶前后PYX的晶型结构、热性能和机械感度。结果表明：以NMP为溶剂、水为反溶剂，在结晶温度65℃、搅拌速率300r/min、结晶浓度20mg/mL、反溶剂滴加速率2mL/min的结晶条件下能够制得规则的立方状PYX晶体，晶体长径比较重结晶前显著减小，无明显缺陷，且具有良好的表面光滑度；通过重结晶减小了PYX的平均粒度，优化了PYX的粒度分布均匀性，重结晶后PYX的粒度（d50）较重结晶前减小了49.51μm，粒度跨度（S）较重结晶前减小了0.27；重结晶前后PYX的晶型结构未发生变化，通过重结晶能够提高PYX的热稳定性，降低PYX的机械感度，重结晶后PYX的热分解峰温和热爆炸临界温度较重结晶前分别提高了5.0℃和6.6℃，撞击感度和摩擦感度较重结晶前分别降低了20％和16％。

为揭示橡胶/钢/橡胶复合结构的隔爆机理，建立隔爆结构优化设计方法。采用已有理论分析冲击波在橡胶与钢中的传播过程，获得冲击波在橡胶/钢/橡胶复合结构中的衰减规律，针对RDX冲击起爆TNT的典型工况开展了不同复合隔板下冲击起爆试验，试验表明橡胶/钢/橡胶对冲击波衰减效果优于橡胶/钢的复合隔板结构，更优于单一介质结构；基于试验结果，在理论模型被验证的基础上，进行了复合隔板参数对冲击波传播的影响规律研究，掌握了隔爆结构各参量的敏感性，提出了增大隔板高低阻抗材料之间的阻抗差异、增加两端低阻抗材料厚度、减小中间高阻抗材料厚度的优化设计原则。

为提高火炸药静电感度试验结果，特别是小概率发火能量计算结果的准确性，通过蒙特卡罗方法数值模拟试验，研究了升降法、兰利法、最优化D法三种典型数理统计方法的原理和特点，分析表明，最优化D法在小概率发火能量计算上准确度最高，可在250次试验内获得误差（68.26%置信区间）小于10%的百万分之一概率静电引燃刺激量，且试验结果具有稳定性，但试验程序和数据分析计算过程复杂，可操作性不强，不适用于常规静电感度试验。在此基础上，本文探索提出了离散分布试验测点的新思路，对兰利法进行了优化和改进，改进后兰利法试验结果的准确度与最优化D法相当，且其程序和计算过程复杂度远低于最优化D法，可操作性更强，便于常规静电感度试验使用。