2015, 23(10):919-923. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.001
摘要:为评价新的氧化高氮杂环羟铵盐作为复合固体推进剂组分的能量潜力, 采用推进剂性能评估程序PEP模拟计算了3, 3′-二硝基-5, 5′-联-(1-氧-1, 2, 4-三唑)二羟铵(DHDNBT)、5, 5′-联-1, 1′-二氧-四唑二羟铵(TKX-50)和5, 5′-偶氮联-(1-氧四唑)二羟铵(DHABT)取代AP/Al/HTPB和AP/Al/GAP+NE两种复合固体推进剂体系中AP后的能量效果, 并与HMX进行了比较。结果显示, 在高固体含量的AP/Al/HTPB体系中, TKX-50和DHABT取代部分AP所得到的配方在很大的配方调节范围内能量性能与HMX取代AP配方相当, DHDNBT取代AP所得配方能量特性与同样含量HMX取代AP所得配方相当。在AP/Al/GAP+NE体系中, DHDNBT配方能量性能与同样含量HMX配方相同。含TKX-50和DHABT配方能量性能优于含HMX配方。含TKX-50和DHABT配方最高冻结流比冲分别为2662.7 N·s·kg-1和2696.0 N·s·kg-1, 比HMX取代同体系中AP所得配方的最高冻结流比冲(2622.5 N·s·kg-1)高40.2 N·s·kg-1(TKX-50)和73.5 N·s·kg-1(DHABT)。用设想的双-(1-氧-四唑)胺二羟铵(DHBTA)取代AP/Al/GAP+NE体系中AP可使最高冻结流比冲达到2708.7 N·s·kg-1, 比HMX取代同体系中AP所得的最高冻结流比冲高86.2 N·s·kg-1, 且在很大配方调节范围内有比HMX配方更高的能量特性。
2015, 23(10):924-929. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.002
摘要:为了研究热载荷作用下高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂的热安全性,针对某固体火箭发动机建立了二维烤燃简化模型。其中,AP/HTPB推进剂的慢烤燃过程采用两步总包反应描述。理论计算结果与实验数据吻合较好。在此基础上,分别对该发动机在升温速率为1.8,3.6,7.2 K·h-1下的慢速烤燃行为进行了数值预测。结果表明,三种升温速率下,AP/HTPB推进剂的最初着火位置均发生在药柱内壁纵向1 mm肉厚的环形区域内,且随着升温速率的增大,最初着火位置由中心区向药柱壳体端面移动。升温速率从1.8 K·h-1增加到7.2 K·h-1时,着火温度从592 K升到595 K,变化不大,但是着火延迟期却从31.48 h缩短到14.87 h。
2015, 23(10):930-935. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.003
摘要:分别采用基团加和法和燃烧热法得到含不同聚(3, 3′-双(叠氮甲基)氧杂环丁烷)(PBAMO)和氨基甲酸酯硬段含量P(BAMO/AMMO)基含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)的生成热。研究了PBAMO、氨基甲酸酯硬段的含量对ETPE生成热的影响。采用最小自由能法优选出一组P(BAMO/AMMO) ETPE基推进剂配方。计算了理论比冲。测试了P(BAMO/AMMO) ETPE基推进剂的静态拉伸强度、断裂延伸率、摩擦感度、撞击感度和燃速压力指数。结果表明,随着PBAMO质量的增加、氨基甲酸酯硬段含量的降低,P(BAMO/AMMO) ETPE的生成热增加。优选的15/5/20/38.5/18/3.5-P(BAMO/AMMO)/Bu-NENA/RDX/AP/Al/催化剂推进剂的理论比冲为2699.51 N·s·kg-1(燃烧室压强为10 MPa)。此推进剂的静态拉伸强度为1.22 MPa,断裂延伸率为11.37%。包覆固体填料可显著降低推进剂预混物料的机械感度,使特性落高H50增加37 cm,摩擦感度下降36%, 6~15 MPa压力范围内的燃速压力指数n=0.37。
2015, 23(10):936-940. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.004
摘要:为了研究聚乙烯醇缩丁醛(PVB)基高固体含量推进剂的力学性能,采用静态力学试验分析了不同黏度PVB、黏度为45 mPa·s和300 mPa·s的PVB配合和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)及乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)对PVB基高固体含量推进剂力学性能的影响。采用动态热机械分析(DMA)研究了不同黏度PVB和两种增塑剂对PVB基推进剂动态力学性能影响。结果表明,随着PVB黏度增加,推进剂高温(50 ℃)拉伸强度增大,常温(20℃)和高温延伸率降低。黏度为45 mPa·s与300 mPa·s的PVB以1:3的质量比配合做粘合剂可使推进剂拉伸力学性能达到含这两种单一黏度PVB的推进剂的中间值。用ATBC替代DBP,推进剂的低(-40 ℃)、常温延伸率下降33%。含黏度为45 mPa·s PVB的PVB基推进剂有较强的α-转变。含增塑剂DBP的推进剂有较强的β-转变。
2015, 23(10):941-946. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.005
摘要:用单轴拉伸测试、红外光谱、溶胀平衡法分析了端羟基环氧乙烷/四氢呋喃无规共聚醚(PET)与多官能度异氰酸酯(N-100)黏合剂胶片的力学性能、物理交联程度、交联网络结构完整性及韧性。结果表明:随着固化参数(R)值的增大,PET/N-100黏合剂胶片的交联密度逐渐增加,交联点间的链段平均分子量逐渐减小,拉伸强度和弹性模量逐渐增大,断裂伸长率逐渐减小。其交联网络完整性与氢键比例成正比,与N-100含量成反比。当R值为1.2时,PET/N-100黏合剂胶片的剪切模量校正因子D最大,交联网络结构完整性最好,力学性能较佳且韧性也最大。
郝嘎子 , 刘杰 , 侯晓婷 , 高寒 , 肖磊 , 柯香 , 乔羽 , 姜炜
2015, 23(10):947-951. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.006
摘要:采用湿法机械研磨法制备了纳米2, 4-二羟基苯甲酸铜(β-Cu)。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)表征了β-Cu颗粒的结构、粒径及形貌。同时, 研究了纳米β-Cu对高氯酸铵(AP)的催化性能。结果表明, β-Cu颗粒粒径约为100 nm, 呈类球形。DSC分析表明, 纳米β-Cu对6 μm和1 μm超细AP具有显著的催化作用, 可使二者的高温分解峰温分别降低至373.1 ℃和351.2 ℃; 表观分解热分别增加至1529 J·g-1和1513 J·g-1; 反应速率常数分别提高近10倍。相比6 μm AP, 纳米β-Cu对1 μm AP具有更好的催化效果, 使其高温分解峰温更低, 反应速率常数更大。
2015, 23(10):952-958. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.007
摘要:以三甲胺硼烷为反应底物,通过两步法,合成了以不同烃基侧链咪唑硼烷为阳离子,二氰胺根和硝基氰胺根为阴离子的系列离子液体。采用1H和13C核磁、红外及高分辨质谱等表征方法,确认了所得离子液体的结构和组成,并测定计算了其性质。结果表明:所得离子液体的分解温度均高于150 ℃,密度为1.04~1.27 g·cm-3,比冲为173.8~202.1 s。随着咪唑阳离子烃基侧链的增长,相应离子液体的密度减小,生成焓增大。二氰胺类离子液体同相应的硝基氰胺类离子液体相比,具有更短的点火延迟时间。其中,双烯丙基咪唑硼烷二氰胺离子液体具有良好的综合性能(粘度69 mPa·s,分解温度180 ℃,生成焓753.6 kJ·mol-1,点火延迟时间18 ms,比冲176.7 s),有望作为一种绿色燃料应用于双组元液体自燃推进剂。
2015, 23(10):959-963. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.008
摘要:具有高张力和笼状结构的四环庚烷(QC)是很具潜力的自燃类碳氢燃料。研究了无溶剂条件下公斤级QC的合成工艺。测试了QC/白色发烟硝酸(WFNA)和QC/N2O4的自燃性能。结果表明,反应16 h和分离提纯后,QC产品的纯度和收率能分别达到99.5%和96.2%, 单批产量为2 kg, QC/WFNA和QC/N2O4的点火延迟时间分别为98 ms和29 ms。固体纳米颗粒的添加能促进自燃性能, 纳米硼、碳、铝可缩短点火延迟时间, 添加质量分数为0.25%的纳米硼/碳/铝后点火延迟时间分别为68/73/75 ms(发烟硝酸)和18/27/33 ms(N2O4),证明QC可作自燃类高能液体推进剂使用。
2015, 23(10):964-970. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.009
摘要:挂式四氢双环戊二烯(exo-THDCPD)是重要的高密度液体烃类燃料。为提高exo-THDCPD的合成效率, 研究了连续制备exo-THDCPD的新工艺, 包括两个反应器(鼓泡式连续流加氢反应器和连续流异构化釜式反应器)的串联, 即两个过程(Pd/C催化环戊二烯二聚体(DCPD)加氢制备桥式四氢双环戊二烯(endo-THDCPD)和AlCl3催化endo-THDCPD异构合成exo-THDCPD)的串联。结果表明, 液相连续制备exo-THDCPD的较佳工艺条件为:重时空速2.4 h-1, 加氢压力0.1 MPa, 氢气流速80 mL·min-1, DCPD浓度0.76 mol·L-1, 加氢反应温度30 ℃, 异构化反应温度70 ℃; DCPD转化率100%, exo-THDCPD收率92.5%。
2015, 23(10):971-976. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.010
摘要:利用反射型激波管、压力传感器、光电倍增管、示波器等组成的测试系统,通过测量激波压力信号和OH自由基光强信号,在1175~2023 K,压力为0.1 MPa,当量比为0.5、1.0、2.0的条件下,获得了甲苯/氧气/氮气、正癸烷/氧气/氮气的点火延迟时间。在实验中利用超声速气流雾化液态燃料,制备了均匀的燃料气溶胶。通过控制反射激波缝合接触面的运行状态,使实验运行时间延长至15 ms以上。实验结果表明,在相同的点火压力和点火温度下,甲苯的点火延迟时间比正癸烷的长。随着反应初始温度升高,甲苯和正癸烷的点火延迟时间缩短,点火延时的对数与温度倒数成正比。点火过程中的OH自由基荧光强度在不同温度下呈现出不同的变化规律。
2015, 23(10):977-981. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.011
摘要:针对目前偏二甲肼(UDMH)降解方法存在中间产物毒性高、难降解的问题, 建立了跟踪、分析UDMH废水氧化降解产物的紫外光谱检测方法。确立了UDMH降解过程中产物峰的归属。解析了Cu2+/H2O2和Fenton两种氧化体系的降解产物, 推测了降解反应机理。结果表明: UDMH和偏腙(FDMH)的紫外峰值分别在200 nm和235 nm。两种体系可有效地降解UDMH废水, 但Cu2+/H2O2体系中间产物较多、毒性较大。先加入H2O2较先加入Cu2+能减少中间产物。铁粉的加入有利于中间产物的减少。Fenton体系能有效地抑制有毒中间产物的产生。
2015, 23(10):982-988. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.012
摘要:利用X射线层析成像技术结合内置变形材料的形变特征, 研究了TATB造型颗粒压制过程中颗粒变形和结构演变。CT图像显示:中部颗粒主要发生向下的压实变形, 模具壁附近颗粒向下压实同时还会发生拱起变形; 孔隙率变化主要发生在压制初期, 即0~10 MPa压力下, 上、中、下各部位(分别距顶面5,20,35 mm处)孔隙率分别减少了73%,62%和58%, 压制各阶段孔隙率沿轴向由上至下递增; 颗粒主要在压制方向(轴向)发生位移, 模具与颗粒间的摩擦力大于颗粒间摩擦力, 中部的颗粒向下发生较大位移。结果表明, X射线层析成像可无损表征造型颗粒受压过程内部结构演变, 颗粒形态变化和相互接触关系揭示了受压颗粒间作用模式, 颗粒位移间接反映了炸药内部应力传递情况。
金朋刚 , 郭炜 , 王建灵 , 任松涛 , 高赞 , 王晓峰
2015, 23(10):989-993. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.013
摘要:为研究铝粉在HMX基炸药中的能量释放特性, 采用压力传感器对不含铝粉的HMX/HTPB 88/12炸药及含有粒度为13, 130 μm铝粉的HMX/Al/HTPB 53/35/12炸药在密闭空间中爆炸后的准静态压力进行了测量。结果表明: HMX/HTPB 88/12和HMX/Al/HTPB 53/35/12炸药爆炸后在密闭条件下均能产生准静态压力。HMX/Al/HTPB 53/35/12炸药的准静态压力是HMX/HTPB 88/12炸药的1.24倍。铝粉颗粒度分别是13 μm和130 μm的HMX/Al/HTPB 53/35/12-炸药在密闭空间中爆炸产生的准静态压力分别是378 kPa和347 kPa, 说明内爆条件下, 当铝粉含量为35%时, 与含大颗粒铝粉炸药相比, 含小粒度铝粉炸药能够释放更多能量, 提高密闭空间中的准静态压力。
代晓淦 , 钟敏 , 邓川 , 郑雪 , 文玉史 , 黄风雷
2015, 23(10):994-998. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.014
摘要:为研究高聚物粘结炸药(PBX)在摩擦作用下的响应特性,采用药片摩擦感度试验装置分别对PBX-923和PBX-2炸药进行了试验,采用冲击波超压传感器测量了样品的反应超压,根据回收样品分析了两种炸药的响应特性,计算了摩擦作用下PBX发生点火的摩擦功阈值和摩擦功率,分析了药片摩擦感度试验中炸药的点火机制。结果表明,炸药与光滑的钢板摩擦时PBX-923炸药和PBX-2炸药的反应摩擦功分别大于515.9 J和583.2 J,摩擦功率分别大于10.12 kW和11.44 kW,而PBX-923炸药与砂靶摩擦时对应的反应摩擦功阈值为294.7~368.3 J,摩擦功率为7.80~9.75 kW,PBX-2炸药与砂靶摩擦时反应摩擦功阈值为147.3~191.5 J、摩擦功率为3.90~5.07 kW,表明摩擦作用难以整体均匀加热PBX发生点火,炸药与砂靶摩擦的点火主导机制是摩擦引发的剪切作用点火。
2015, 23(10):999-1003. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.015
摘要:为描述高聚物粘结炸药(PBX)的动态力学性能, 将炸药内由微裂纹扩展引起的细观损伤, 耦合到宏观粘塑性本构方程中, 建立了含微裂纹扩展损伤的粘塑性本构关系。针对某PBX炸药, 开展了单轴压缩及断裂性能实验, 研究了材料本构参数及本构关系计算算法, 嵌入到ABAQUS软件中, 数值模拟了该PBX炸药不同应变率条件下的力学行为。与实验结果对比表明, 含裂纹扩展损伤的粘塑性本构关系能够表征PBX炸药动态条件下力学性能变化过程, 可用于冲击环境下炸药损伤演化分析研究。
2015, 23(10):1004-1009. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.016
摘要:以Fe2O3、CuO、Fe3O4、MoO3为氧化剂,分别以50 nm和5 μm的铝颗粒为还原剂,超声复合制备了12种不同组成的铝热剂。采用扫描电镜(SEM)研究了铝热剂的结构和形貌,发现纳米铝颗粒与MoO3的相互分散效果最佳。用差示扫描量热分析和激光点火试验研究了氧化剂种类、颗粒粒径对铝热剂反应活性的影响。结果表明,反应活性次序均为Al/MoO3>Al/Fe2O3>Al/CuO>Al/Fe3O4。相对于微米铝颗粒,纳米铝颗粒可以使超级铝热剂的临界反应温度降低200~400 ℃,而相对于微米级金属氧化物,纳米粒径的金属氧化物仅能使铝热剂临界反应温度降低10~30 ℃。表明铝颗粒粒度是铝热剂反应活性的决定因素,氧化剂的超细化对于铝热剂的反应活性改善仅能起到辅助作用;当铝颗粒粒径在同一量级时,铝热剂的反应活性主要取决于氧化剂种类。
邵建军 , 张姝红 , 李家波 , 张永坤 , 赵红光 , 穆春国
2015, 23(10):1010-1014. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.017
摘要:为真实评估水中爆炸气泡能、准确计算气泡脉动周期, 根据水中爆炸已有研究成果和相似理论提出了水中爆炸气泡脉动周期的预估方法。通过3次TNT海中爆炸标定试验, 得到TNT炸药气泡脉动周期预估公式, 用该公式算得水中TNT爆炸的气泡脉动周期值与实测值的误差为小于1.34%;通过3次Al/RDX/TNT海中爆炸标定试验, 得到Al/RDX/TNT炸药气泡脉动周期预估公式, 用该公式算得水中Al/RDX/TNT炸药的气泡脉动周期值与实测值的误差为小于1.45%。气泡脉动周期与炸药当量1/3次方成正比, 与大气压力折算深度及爆炸深度之和的5/6次方成反比; 气泡脉动周期受炸药种类严重影响。炸药的化学特征与脉动周期计算公式具有强关联。采用海中标定的方法, 能够精确预估水中爆炸气泡脉动周期, 预估值与实测值的误差为小于2.54%, 适用于炸药水中爆炸的气泡脉动周期估算。
2015, 23(10):1015-1019. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.018
摘要:在传统气泡帷幕减震技术的基础上, 提出了爆炸气泡帷幕削能新理念, 并对爆炸气泡帷幕削能设想进行了实验研究, 发现在本实验条件下爆炸气泡帷幕能有效衰减冲击波峰值压力, 且衰减量高达60%, 对冲击波比冲量的衰减高达62.2%;采用小波包分解技术对爆炸气泡帷幕的削能效果进行评判, 发现爆炸气泡帷幕对各频段的冲击波能量衰减效果明显, 绝大部分频段的能量衰减都在50%以上; 爆炸气泡帷幕能够有效消除水下爆炸冲击波的高频部分, 爆炸冲击波通过爆炸气泡帷幕后只有低频成分, 且低频成分能量大大削弱。
2015, 23(10):1020-1023. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.019
摘要:采用动态真空安定性(DVST)方法研究了叠氮化铅(LA)和羧甲基纤维素叠氮化铅(CMC-LA)的热分解过程。利用微分法分析了测试数据。获得了LA和CMC-LA的反应机理函数和表观活化能, 剖析了羧甲基纤维素钠晶型控制剂对LA安定性和热分解反应动力学参数的影响。结果表明, 在非等温阶段, 60~100 ℃, LA热分解反应的机理函数为Zhuralev-Lesokin-Tempelman方程, 表观活化能(Ea)分别是86.53、42.26、39.43、38.09 kJ·mol-1和10.84kJ·mol-1。在60~70 ℃, CMC-LA热分解反应的机理函数为Avrami-Erofeev方程, Ea分别是133.02 kJ·mol-1和41.87 kJ·mol-1, 在80~100 ℃, CMC-LA热分解反应的机理为减速型α-t曲线, Ea分别是43.07、34.34 kJ·mol-1和33.46 kJ·mol-1。添加羧甲基纤维素钠改变了LA的反应机理函数, 使得CMC-LA在60~70℃产气量更小, 热安定性更好。
2015, 23(10):1024-1027. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.020
摘要:基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法, 计算了高氯酸铵的介电函数、折射率、吸收和反射谱等光学性质。分析了介电函数各峰值与对应能带带间跃迁的关系。结果表明, 静态介电函数ε1(0)=1.10, 静态折射率n0=1.05, 吸收系数在能量10.88 eV时最大峰值为1.91×105 cm-1。计算结果与文献实验结果相符。
2015, 23(10):1028-1036. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2015.10.021
摘要:介绍了国内外在含能材料燃烧转爆轰(DDT)的研究方法、影响因素、机理成因等方面的主要研究成果,目前,DDT的研究方法主要有实验和数值模拟; DDT的影响因素主要有装填密度、约束条件、点火方法和强度、材料自身的物理化学特性等,DDT机理研究主要有“冲击波成长说”和“局部热爆炸说”。今后,应结合新型高能火炸药的安全性研究,开展其DDT规律研究,在DDT数值模拟方面,应建立全面考虑含能材料反应引起的边界问题、含能材料理化特性、几何效应等的三维数学模型。
技术支持:北京勤云科技发展有限公司 ICP:蜀ICP备10207813号-5
今日访问量: 总访问量: