• 火工序列能量传输界面可靠性评估

  曾晓云, 穆慧娜, 秦国圣, 王寅, 李晓刚

  优先出版日期:2025-06-18  DOI: 10.11943/CJEM2025043

  摘要(217) HTML(204) PDF(1.27 M)( 1401)

  摘要：针对火工序列能量传输界面的可靠性评估问题，提出了一种基于信仰统计推断法的可靠性评估方法。该方法充分考虑了能量传输界面数据的随机性特征，通过构建性能参数的概率分布模型，将先验知识与试验数据有机结合，实现了对界面可靠性的精确评估和随机性量化。研究首先建立了火工序列能量传输界面的可靠性模型；在此基础上设计了基于信仰统计推断的可靠性评估算法框架；为验证所提方法的有效性，分别与分位数修正法、蒙特卡罗方法的评估结果进行对比分析。结果表明，在样本量为3到70时，基于信仰统计推断法的评估结果与真实值的偏差最小，且具有良好的收敛性和稳定性。特别是在样本量小于等于10情况下，该方法表现出更接近置信度的覆盖率和良好的稳定性，有效克服了传统方法对样本量的依赖问题，为火工序列能量传输界面的可靠性评估提供了新的方法。

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• 不同温度和应力水平下HTPB复合固体推进剂的蠕变力学性能

  王哲君, 张砚珅, 强洪夫, 陈家兴, 武锐

  优先出版日期:2025-06-11  DOI: 10.11943/CJEM2025049

  摘要(295) HTML(254) PDF(2.00 M)( 1372)

  摘要：为研究三组元端羟基聚丁二烯（HTPB）复合固体推进剂在不同温度和应力水平下的蠕变力学性能，基于自研机械式蠕变性能测试装置、温湿度环境箱和高清相机等设备，开展了10 ℃、25 ℃、40 ℃和55 ℃ 4个环境温度下0.072~0.712 MPa应力水平范围内推进剂的蠕变力学响应测试，获得了应变-蠕变时间曲线及典型力学性能参数随试验环境温度和应力水平的变化规律，并建立了反映较宽加载条件下推进剂破坏性能的蠕变断裂时间主曲线。结果表明，随应力水平提高，推进剂的应变-蠕变时间曲线特性由3阶段转变为4阶段，而环境温度的升高可降低使曲线特性呈现4阶段的临界应力水平，且该应力水平满足指数型下降规律，其数值从10 ℃条件下的0.562 MPa降至55 ℃时的0.262 MPa，降低比值达53.38%；推进剂的初始蠕变柔量随环境温度升高而增大，但几乎不随应力水平升高而改变。当环境温度和应力水平均升高时，蠕变速率增大、蠕变断裂时间缩短、累积损伤程度增大、累积损伤速率加快，而断裂应变总体上仅对应力水平的改变比较敏感，且随应力水平提高而呈线性增加趋势。55 ℃、0.412 MPa作用下的蠕变速率约为10 ℃同等应力水平时的493倍，蠕变断裂时间约为25 ℃同等应力水平时的2.14%；基于不同环境温度下的蠕变断裂时间和应力水平的双对数试验数据，利用环境温度-应力水平等效关系，建立了推进剂的蠕变断裂时间主曲线，并获得了主曲线和温度移位因子的指数型数学表达式，采用该表达式经计算确保25 ℃条件下立式贮存的SRM药柱在15年内不发生蠕变断裂破坏的加载应力水平应低于0.2176 MPa。

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• 第三代含能材料热性能与燃烧反应研究进展

  刘丁, 张言, 牛诗尧, 赵凤起, 李思恒, 董英楠, 曲文刚

  优先出版日期:2025-07-10  DOI: 10.11943/CJEM2025016

  摘要(404) HTML(480) PDF( 2420)

  摘要：含能材料燃烧是一个复杂的多阶段过程。通过研究热分解与燃烧反应，建立精准的燃烧反应动力学模型，可有效预测含能材料的热行为，对其合成、生产、运输、贮存及在现代武器装备中的实际应用都有重要意义。相比于传统含能材料，第三代含能材料的能量密度更高，对其热稳定性提出了更高的要求。综述了第三代含能材料，包括离子型含能材料和共价型含能材料的热性能及燃烧研究进展。分别从热分解图谱、热分解路径和机理以及燃烧性能研究三方面，阐述了典型第三代含能材料热性能与燃烧反应研究现状，指出了目前研究存在的不足，并展望了第三代含能材料热行为的研究方向，提出需构建多尺度耦合研究体系：基于新型试验设备的燃烧参数高精度测量、燃烧中间体精准诊断、以及量子化学-机器学习-流体力学跨尺度建模，实现从自由基机理到宏观火焰传播的全链条解析。

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• 多腔室连续混合工艺及结构参数对压力及剪切力影响的模拟

  樊超, 李博豪, 张彭超, 魏宗亮, 秦能, 马宁, 谢中元

  优先出版日期:2025-07-25  DOI: 10.11943/CJEM2025055

  摘要(169) HTML(224) PDF( 2424)

  摘要：为强化对多腔室混合工艺安全性的认识，以某浇注PBX为对象，建立了基于欧拉方法的多腔室捏合机内多组分物料连续混合的多相流CFD数值模型，并开展试验验证了模型的可靠性。基于模型研究了桨叶转速、捏合间隙、桨叶构型等关键工艺及结构参数对混合安全刺激量的影响规律。结果表明，从进料腔室到出料腔室，各腔室内的压力水平逐渐降低；增大桨叶转速有利于降低腔室内的压力，但剪切刺激明显增强，随着桨叶转速从15 r·min^-1增加至75 r·min^-1，捏合机内的峰值压力从402966 Pa减小至258107 Pa，峰值剪切力从6268.5 Pa增大至16607.9 Pa；增大捏合间隙明显降低了腔室内的压力及剪切力，随着捏合间隙从1 mm增加至5 mm，捏合机内的峰值压力从391094 Pa减小至284478 Pa，峰值剪切力从8320.5 Pa减小至3982.6 Pa；相较于两翼-两翼型桨叶，四翼-两翼型桨叶由于具有更多的捏合位点会产生更强的剪切刺激，但桨叶翼型对捏合压力的影响较小，腔室1~7采用四翼-两翼型桨叶及两翼-两翼型桨叶时，捏合机内的峰值剪切力分别为7481.3 Pa和4518.1 Pa。

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2025年第33卷第10期      

>观点

• 关于PBX正向设计的初步思考

  张朝阳, 黄鑫, 谢炜宇

  2025,33(10):1135-1137, DOI: 10.11943/CJEM2025207

  摘要(57) HTML(10) PDF(710.07 K)( 154)

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>计算与模拟

• 封闭房间内部圆柱形装药爆炸荷载数值模拟

  肖伟芳, 邬明桃, 赵宪忠

  2025,33(10):1138-1154, DOI: 10.11943/CJEM2025142

  摘要(33) HTML(8) PDF(4.72 M)( 137)

  摘要：为探究圆柱形装药在内部爆炸工况下的荷载分布规律，采用LS-DYNA显式动力学软件建立了16个封闭房间内部爆炸冲击波传播数值模型，以壁面峰值反射超压和峰值反射冲量为评价指标，系统分析了装药长径比（L/D=1~5）、起爆位置（首部、中心、尾部）及装药朝向对爆炸荷载分布的影响规律。结果表明：长径比（L/D）影响最为显著，当L/D从1增至5时，反射超压比从37.5%~1287.9%降至25.5%~356.7%，反射冲量比从88.7%~235.3%降至76.5%~132.8%。起爆位置仅在特定区域内对爆炸荷载影响显著，最大超压比和冲量比可高达2173.3%和328.0%。装药朝向对爆炸荷载的影响随L/D和入射角增大而减弱：当L/D为1时，最大反射超压比和冲量比分别为1287.9%和235.3%；而当L/D为5时，二者分别降至356.8%和132.7%。内部爆炸荷载分布的影响因素按大小排列依次为：长径比（L/D）、装药朝向、起爆位置。

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• 炸药造型粉双向动态压制过程的数值模拟

  骆劲, 汤林静, 焦旭英, 李逸凡, 贾宪振

  2025,33(10):1155-1164, DOI: 10.11943/CJEM2025164

  摘要(34) HTML(17) PDF(3.91 M)( 127)

  摘要：为了研究炸药造型粉在双向压制成型过程中的变形行为、药柱的压力和密度分布规律，运用ANSYS APDL参数化设计语言建立了一个考虑造型粉粒径分布的随机填充模型，并基于连续介质力学的有限元方法，仿真计算了造型粉双向动态压制成型的过程。结果表明：该模型对造型粉双向压制过程模拟效果良好，各比压下试验和仿真结果最大误差仅为2.044%。双向压制的致密度高于单向压制，且低压区提升更显著。药柱轴向压力、密度分布为两端大、中间小，径向分布为两侧小、中间大；径向压力差值≤6 MPa，轴向66%差值＞6 MPa（最大26.8 MPa），可见径向密度分布影响较小。压制中造型粉主要沿轴向变形，造型粉转动且由规则形状变为不规则，与冲头和模具接触部分平整，造型粉间基本无空隙。

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>爆炸与毁伤

• 高燃烧热Ti/B/PTFE活性材料动态力学性能及释能特性

  彭喆, 刘睿, 陈鹏万

  2025,33(10):1165-1175, DOI: 10.11943/CJEM2025148

  摘要(37) HTML(40) PDF(2.13 M)( 187)

  摘要：为了研究Ti/B/PTFE活性材料的释能特性，设计制备了具有高释能效率的Ti/B/PTFE活性材料，开展了燃烧热测试，动态力学性能实验和弹道枪实验。采用氧弹量热仪和分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar）装置，获得了Ti/B/PTFE活性材料的燃烧热和动态力学性能。通过密闭罐体冲击释能实验，分析了PTFE含量以及环境气氛对Ti/B/PTFE活性材料释能特性的影响。根据密闭罐体压力曲线，计算了Ti/B/PTFE活性材料不同工况条件下的能量释放效率。研究结果表明，10%和15%PTFE含量的Ti/B/PTFE活性材料燃烧热分别为26.15 kJ·g^-1和26.47 kJ·g^-1，明显高于传统活性材料Al/PTFE的13.89 kJ·g^-1。Ti/B/PTFE活性材料具有应变率效应，随着应变率的增加，10%PTFE试样屈服强度从28.3 MPa提高到34.2 MPa。而15%PTFE试样屈服强度从47.1 MPa提高到51.1 MPa。Ti/B/PTFE活性材料在密闭容器中冲击释能过程可分为材料破坏、热点形成、燃烧释能和泄压四个阶段。Ti/B/PTFE活性材料能量释放效率依赖于冲击速度，随着冲击速度增加，能量释放效率显著提高。由于活性元素与空气中氧气发生了氧化反应，相比惰性气氛条件，Ti/B/PTFE活性材料在空气环境下释能更为剧烈。研究显示，Ti/B/PTFE活性材料具备高释能特性，能量释放效率受冲击速度调控，在有氧环境中与氧气剧烈反应，可有效提升其毁伤能力。

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• 圆柱壳体内部多点爆炸冲击波流场演化及压力分布特性

  刘璐, 徐昊, 任逸飞, 董奇

  2025,33(10):1177-1191, DOI: 10.11943/CJEM2025092

  摘要(22) HTML(9) PDF(3.86 M)( 163)

  摘要：多点爆炸产生的多个冲击波在传播过程中会发生叠加、汇聚，当多点爆炸发生在容器内部时，还会受到容器内壁反射的影响，传播历程复杂。为探索壳体内部多点爆炸的流场特性及其关键影响因素，采用数值模拟的方法，建立二维的平面应变模型对圆柱壳内部多点爆炸的爆炸流场进行研究。研究结果表明，壳体内部多点爆炸的流场演化具有周期性。当爆炸点数量为2时，圆环内壁附近观测点的反射波压力较中心单点爆炸显著提升，尤其当爆炸点距环心距离为0.6倍圆环半径时，该压力值可达中心单点爆炸的4.58倍。爆炸点数量取2和3时，冲击波耦合对圆环的变形存在增强效果，但随着爆炸点数量的进一步增加，圆环的径向位移会逐渐减小。在保持炸药总质量不变且爆炸点距环心0.2~0.8倍圆环半径范围内，爆炸点数量为2的工况对圆环造成的结构变形最为显著。

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>分析与检测

• 液相色谱法与酸碱滴定法在TCTNB纯度分析中的对比

  陈玲, 冯志强, 李怀姣, 崔振兴, 蒋丽春

  2025,33(10):1192-1200, DOI: 10.11943/CJEM2025170

  摘要(23) HTML(8) PDF(1.07 M)( 148)

  摘要：为建立准确、高效的1，3，5-三氯-2，4，6-三硝基苯（TCTNB）纯度质量控制标准，系统对比了经典酸碱滴定法与新建立的高效液相色谱法（HPLC）的综合性能。酸碱滴定法通过氢氧化钠水解TCTNB后返滴定过量碱进行定量；HPLC采用低毒性甲醇替代传统有毒溶剂，通过C18色谱柱实现了目标物与杂质的基线分离。实验结果表明，酸碱滴定法操作繁琐（单次检测耗时5.9 h），且准确度严重不足，其测定均值（93.89%）较样品标称值存在高达-6.05%的系统性负偏差。相比之下，HPLC分析效率更高（单次耗时3.2 h），精密度良好（相对标准偏差<0.30%，n=6），测定均值（99.82%）与标称值（99.94%）高度吻合，展现出卓越的准确性。滴定法因水解后溶液颜色深导致终点判断主观误差大，且水解反应不完全或存在干扰性副反应是造成系统性负偏差的根本原因。HPLC凭借其优异的分离选择性和检测稳定性，有效克服了上述缺陷，在准确度、精密度、效率及绿色安全方面均显著优于传统滴定法。

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• 单基发射药燃烧速度与光谱特性的同步测量法

  李正羲, 武志翔, 沈金朋, 傅卓江, 李唯一, 黄字文, 曹芸彬, 尚丽平, 邓琥

  2025,33(10):1201-1209, DOI: 10.11943/CJEM2025078

  摘要(24) HTML(6) PDF(2.06 M)( 168)

  摘要：为了深入探究单基发射药的燃烧性能，基于激光漫反射光谱测量原理，搭建了发射药燃烧性能多参量测量系统，对单基发射药以及双基发射药进行了燃烧参量的测量，获得了两者的燃烧光谱以及燃烧速度。结果表明：单基发射药在250~500 nm波段观测到OH*（313.9 nm），CO₂*（462.3 nm）和CHO*（421.7 nm）等基团的发射峰，主要归因于燃烧过程中火焰区存在的上述活性中间体。在500~780 nm波段存在明显的Na*（588.7 nm），K*（766.8 nm），Ca*（554.6 nm）的发射峰，分析其来自硝化棉中残留的木质素。与图像法和靶线法燃速测量对比结果表明，所提出的激光漫反射光谱测量方法测得的燃速与其基本吻合，最大相对误差分别为4.17%和9.97%。经双基发射药燃烧参量测量结果表明，该方法同样适用于双基发射药的燃烧速度及燃烧光谱同步测量，实现了对发射药燃烧速度的非接触、无损伤测量。

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>安全性能与评价

• 类胡萝卜素对硝化棉/吸收药的安定作用

  李亮, 赵杨, 金波

  2025,33(10):1210-1217, DOI: 10.11943/CJEM2025044

  摘要(30) HTML(11) PDF(1.29 M)( 106)

  摘要：类胡萝卜素具有优异的自由基捕获能力和较低的生物毒性，为探究其作为推进剂安定剂的应用潜力，采用差热分析法、甲基紫试纸试验、等温热失重法、真空安定性试验和绝热加速量热法等测试方法，研究了番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和虾青素4种典型类胡萝卜素对硝化棉和吸收药体系的安定作用。结果表明，4种类胡萝卜素均可显著增强硝化棉及吸收药的热稳定性，其安定效果优于传统安定剂。其中，虾青素使硝化棉的甲基紫试纸变色时间延长40 min，热失重率降低17.90%，绝热分解最高温升速率降低0.134 ℃·min^-1，单位质量释放的气体压力减少12.0 kPa；使吸收药的甲基紫试纸变色时间延长34 min，热失重率降低14.18%，表现出最优异的性能。结合自由基清除能力测试和中间体结构分析对类胡萝卜素的安定机理进行了探究。结果显示，类胡萝卜素能够高效捕获氮氧自由基，当浓度达到8 mmol∙L^-1时，其清除率接近90%，有效抑制了硝化棉和吸收药的自催化分解过程；同时，其生成的二次衍生物不含亚硝胺基团，显著降低了毒性风险。

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• 典型引信烤燃输出压力表征及数值模拟

  曹赫, 余万千, 肖有才, 范晨阳, 王志军, 孙毅

  2025,33(10):1218-1227, DOI: 10.11943/CJEM2025035

  摘要(22) HTML(7) PDF(3.36 M)( 187)

  摘要：在弹-引信结合状态下，意外刺激引发的引信输出压力对弹药安全性具有至关重要的影响。针对引信烤燃环境下输出压力难以表征的问题，利用应变式压杆传感器获取引信烤燃输出压力，用于引信烤燃试验，建立了引信传爆药烤燃热传导模型、Arrhenius模型和点火反应模型，分析引信烤燃响应特征及输出压力大小。基于BP神经网络反演获取引信传爆药的活化能和指前因子，利用多岛遗传算法确定引信传爆药点火反应方程状态参数。通过Workbench平台使用Fluent与LS-DYNA软件进行联合仿真，对不同升温速率下的引信烤燃响应特性进行分析，实现对引信烤燃从热反应到点火反应的全过程数值模拟预测计算。研究结果表明，加热速率越慢，点火区域越接近装药中心区域，烤燃响应反应越剧烈。

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>综述

• 爆炸物的现场快速检测技术研究进展

  唐乐, 胡辰辰, 马艺宁, 曹润铎, 白萃萃, 戚晋中

  2025,33(10):1228-1254, DOI: 10.11943/CJEM2025188

  摘要(38) HTML(6) PDF(6.13 M)( 219)

  摘要：对4类爆炸物现场快速检测技术（色谱-质谱联用技术、光谱分析技术、离子迁移谱技术、化学传感技术）的研究应用进展进行了综述，分析总结其适用对象、优点和局限性，并对其发展方向进行了展望。色谱-质谱联用技术中，气质联用技术（GC-MS）灵敏度高，适用于易挥发且热稳定炸药；液质联用技术（LC-MS）操作条件苛刻，但适用于大多数无机、有机炸药。光谱分析技术中，拉曼光谱（Raman）取样量小、操作简单，但对高感度炸药存在爆炸风险；太赫兹光谱（THz）安全性高、穿透性强，但易受环境影响，适用于具有特征吸收峰炸药。离子迁移谱技术（IMS）检测限低、响应快，但难兼顾分辨率与灵敏度，只适用于易挥发炸药。化学传感技术中，荧光探针法灵敏度高、选择性好、可视化，但抗干扰弱且操作复杂，化学比色法简便廉价、响应快，但易受干扰且大部分受限于可见光，两者皆仅适用于特定爆炸物。通过分析比较现有技术，提出未来研究方向应聚焦于多技术融合、设备小型化、抗干扰能力提升及多目标检测能力优化等方面，以提升检测方法的抗干扰、多目标现场快检与智能化水平，为完善爆炸物现场检测技术、确保安全保障工作的有效开展提供参考。

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