刘健峰 , 龙源 , 纪冲 , 钟明寿 , 李兴华 , 向东
2016, 24(8):728-734. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.001
摘要:通过LS-DYNA有限元软件计算得到不同装药结构的双层药型罩爆炸成型弹丸(EFP)战斗部成型侵彻体的特征参数,利用灰色系统理论分析了药型罩材料密度、曲率半径、厚度比以及装药密度、装药长径比(L/D)对成型侵彻体不同特征参数的影响规律。基于灰色系统理论分析结果设计了不同装药结构的双层药型罩EFP战斗部并进行了毁伤效应实验研究。实验结果表明当内外药型罩的厚度比为1.33时,双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体的侵彻深度达到0.67倍装药口径,是具有相同装药结构EFP战斗部成型侵彻体侵彻深度的两倍左右; 具有Cu-Cu或Cu-Fe药型罩组合方式的双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体在侵彻深度方面的能力大致相当,但是Cu-Cu药型罩组合方式的战斗部成型侵彻体侵彻钢板的形状近似呈圆形。
2016, 24(8):735-741. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.002
摘要:成型装药中装药爆轰控制结构参数对爆轰波的传播和双模毁伤元的成形有着重要影响, 应用LS-DYNA仿真软件, 研究了装药口径110 mm、JH-2炸药条件下隔板参数(隔板直径、隔板厚度、隔板锥角)、装药结构参数(装药高度、小药片高度)对于EFP和JPC双模毁伤元成型的影响规律, 确定了各参数的最佳取值范围, 其中隔板直径、厚度分别取为0.8~0.87和0.08~0.12倍装药口径, 隔板半锥角取52°~60°, 装药高度、小药片高度分别取1.1~1.2和0.06~0.12倍装药口径。结合正交设计方法确定了最佳装药爆轰控制结构参数组合:隔板直径、厚度和半锥角分别取0.91、0.07倍装药口径和52°, 装药和小药片高度分别取1.14和0.1倍装药口径, 壳体厚度取0.09倍装药口径。进行了X光摄影试验验证, 数值模拟和试验结果吻合较好。
2016, 24(8):742-746. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.003
摘要:为了研究壳体切缝结构参数(切缝的周向个数N、径向深度H和轴向长度L)对横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻钢筋混凝土靶开孔尺寸的影响, 利用数值仿真方法对具有不同壳体切缝结构参数的PELE侵彻钢筋混凝土靶进行正交优化分析, 通过定义横向效应贡献值对弹丸轴向动能转化为钢筋混凝土靶因壳体膨胀破坏损失的能量进行研究。结果表明, 壳体切缝参数为N=8、H=5.5 mm、L=150 mm时, 钢筋混凝土靶破坏的开孔尺寸最大为409 mm, 横向效应贡献值最大, 并且PELE的横向效应效果最佳。同时, 壳体切缝结构参数对PELE横向效应的影响程度: L最大, N次之, H最小。
2016, 24(8):747-751. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.004
摘要:针对遭毁伤聚能装药射流成型行为及其终点效应问题,采用AUTODYN-3D软件研究了侵孔位置、侵孔深度和侵孔直径对射流径向速度及其侵彻能力的影响特性。结果表明:侵孔导致射流径向速度明显增大且射流偏离轴线甚至提前断裂形成碎片,严重降低了其对靶板的侵彻能力,同等条件下,侵孔直径d=0.278倍装药直径的聚能装药比完好聚能装药对靶板侵深降低了24%;射流径向偏移速度主要受侵孔位置和侵孔直径的影响,随着侵孔到药型罩顶距离的减小,射流径向速度显著增大,同时对靶板侵彻深度也越小,x=0倍装药直径时,射流径向速度达19.0 m·s-1; 射流径向速度随侵孔直径的增大而显著增大,d=0.278倍装药直径时,射流径向速度达41.1 m·s-1。
2016, 24(8):752-756. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.005
摘要:为了研究配方组分对二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基复合炸药燃烧转爆轰性能的影响, 设计了AP和Al粉摩尔比分别为0.306、0.414、0.574的三种配方。采用同轴电离探针测试技术, 对这三种DNTF基复合炸药配方进行了燃烧转爆轰性能试验。从燃烧转爆轰过程中波阵面传播速度及诱导爆轰距离的变化分析了AP和Al粉摩尔比对炸药燃烧转爆轰的影响。结果表明, 随着炸药配方中AP和Al摩尔比从0.306增大到0.574, 炸药初始燃烧持续时间从1065 μs增大1395 μs, 燃烧速度从141 m·s-1减小到108 m·s-1, 但对流燃烧段和爆燃段持续时间快速减小, 对流燃烧速度从500 m·s-1增加到1668 m·s-1, 爆燃速度从3000 m·s-1增加到4800 m·s-1, 发生燃烧转爆轰的诱导爆轰距离从675 mm左右减小到425 mm左右。
2016, 24(8):757-762. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.006
摘要:以1, 5-二氨基四唑(DAT)与硝酸银为起始原料制备了新型含能配合物[Ag2(DAT)4](NO3)2, 收率86%。用元素分析和傅里叶变换红外光谱法对其结构进行了表征。培养了目标配合物的单晶。用X-射线单晶衍射仪测定了其晶体结构。用差示扫描量热法研究了其热分解行为。用Kissinger法和Ozawa法计算了其非等温反应动力学参数:活化能EK和EO。计算了其热爆炸临界温度Tb。用氧弹测定了其燃烧热Qv。计算了其标准生成焓ΔfH298Θ。测试了目标配合物的摩擦、撞击和火焰感度。结果表明, 目标配合物属于单斜晶系, P21/n空间群, 晶胞参数为: a=6.8109(9)Å, b=19.654(3)Å, c=8.4510(11)Å, β=102.590(3)°, V=1104.1(3)Å3, Z=2, Dc=2.228 g·cm-3, F(000)=729。对目标配合物, EK=204.9 kJ·mol-1, EO=202.8 kJ·mol-1, Tb=224.4 ℃, Qv=-4177.59 kJ·mol-1, ΔfH298Θ=258.14 kJ·mol-1, 目标配合物对撞击和火焰不敏感, 对摩擦较为敏感。
王锡杰 , 毕福强 , 肖川 , 王伯周 , 张俊林 , 周诚 , 胡银
2016, 24(8):763-768. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.007
摘要:3, 7, 10-三氧代-2, 4, 6, 8, 9, 11-六苄基-2, 4, 6, 8, 9, 11-六氮杂[3, 3, 3, ]螺桨烷(HBPTO)是合成高能量密度材料2, 4, 6, 8, 9, 11-六硝基-2, 4, 6, 8, 9, 11-六氮杂[3, 3, 3, ]螺桨烷的关键中间体。以尿酸(UC)和铁氰化钾为起始原材料,经氧化-加成、缩合、取代反应等合成了目标化合物HBPTO,总收率8.58%。用1H NMR, 13C NMR, FT-IR, MS及元素分析对其结构进行了表征。探讨了中间体二氨基甘脲(DAGU)的合成反应机理,揭示了其微观反应过程。优化了合成DAGU的工艺条件。改进了3, 7, 10-三氧代-2, 4, 6, 8, 9, 11-六氮杂[3, 3, 3, ]螺桨烷(PTO)的合成工艺。自行设计了经DAGU与N, N′-羰基二咪唑的一步缩合反应合成PTO的新方法; 优化合成DAGU的最佳工艺条件为: n(UC):n(K3Fe(CN)3)=1:4.2,反应温度为25 ℃,反应时间为0.5 h,收率为43.2%。
2016, 24(8):769-773. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.008
摘要:以对氨基苯酚及其衍生物为原料, 在-45 ℃下合成了一系列芳基五唑, 通过核磁和质谱分析对其结构进行了表征。研究了取代基的位置及数目对芳基五唑化合物稳定性的影响, 运用电喷雾离子化串联质谱分析了不同裂解能量下(10, 60 eV)芳基五唑的裂解途径, 并讨论了芳基五唑的稳定性与产生N5-之间的关系。结果表明, 在这一系列化合物中, 间位和对位被供电基取代的3, 5-二甲基-4-羟基苯基五唑稳定性最好, 同时在高裂解能量(60 eV)轰击下切断C—N键产生N5-的能力也最强。
2016, 24(8):774-780. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.009
摘要:选取高氯酸铵(AP)、硝酸铵(AN)、硝基胍(NQ)、奥克托今(HMX)4种氧化剂, 采用重结晶法包覆硼(B)颗粒, 制取了相应的B基推进剂样品。利用热重-差示扫描量热及激光点火试验系统研究了不同氧化剂包覆对B基推进剂点火燃烧特性的影响, 设置机械混合样品作为对照组。结果表明, AP的包覆会使样品发生低温急剧燃烧, 从而促进硼颗粒的低温氧化, 有效缩短样品的点火延迟时间至330 ms。与机械混合样品进行对照发现,包覆是产生低温急剧燃烧现象的重要原因。AN包覆的B基推进剂样品具有更低的起始反应温度, 为327.6 ℃, 但其整体放热性能较差, 平均燃烧温度仅为642.8 ℃。NQ、HMX的包覆能有效提高B基推进剂的燃烧强度, 缩短燃烧时间。其中, NQ有利于提高燃烧强度的峰值; 而HMX则更有利于整体燃烧强度的提升, 其包覆使B基推进剂燃烧时间缩短为2750 ms, 平均燃烧温度达到845.5 ℃, 放热量提高至9968 J·g-1。
2016, 24(8):781-786. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.010
摘要:采用模压烧结法制备Al/Fe2O3/聚四氟乙烯(PTFE)反应材料。通过万能实验机、落锤仪以及高速摄影仪对不同配比及烧结温度下成型Al/Fe2O3/PTFE反应材料的准静态压缩力学特性及撞击感度进行了对比实验, 对其发火性能进行了分析。结果显示, 330 ℃烧结、PTFE含量为60%和70%的试件强度最高, 最大真实应力达到46 MPa。350 ℃烧结、PTFE含量为40%的试件撞击感度最高, 其特性落高H50为95 cm。Al/Fe2O3/ PTFE反应材料在受撞击发火的条件下会出现高温金属熔渣喷射现象。
2016, 24(8):787-792. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.011
摘要:为改善单基药的燃烧性能, 以聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)基聚氨酯为包覆材料, 采用“预混-喷涂-固化”工艺对4/7单基药进行包覆。采用三维视频显微镜观察了包覆效果。差示扫描量热法研究了GAP基聚氨酯与单基药相容性。通过理论计算和密闭爆发器试验研究了包覆单基药能量和燃烧性能。结果表明, GAP基聚氨酯包覆层厚度较为均一, 与单基药粘结良好, 且二者相容。GAP基聚氨酯的加入使得发射药火药力和爆温均下降, 但火药力降幅明显低于惰性高分子。GAP基聚氨酯包覆单基药具有显著的燃烧渐增性, 随着包覆量的增大, 渐增性逐渐增强。与单基药相比, 包覆量为7.05%、9.67%和11.88%时, 包覆单基药的燃烧分裂点相对压力值由0.151分别后移至0.453、0.480和0.489, 燃烧渐增因子由0.090分别增大至0.293、0.340和0.358。
2016, 24(8):793-797. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.012
摘要:建立了3, 3′-二氨基-4, 4′-氧化偶氮呋咱(DAOAF)的高效液相色谱分析方法, 采用质谱对其中含有的杂质进行了表征。结果表明, 优化后的色谱条件为: ZorbaxSB-C18(250 mm×4.6 mm, 5.0 μm)柱; 流动相乙腈/水(体积比为40/60);流速0.8 mL·min-1; 柱温25 ℃; UV检测波长为230 nm。进样体积10 μL。在优化色谱条件下, DAOAF和其中的杂质得到有效分离。DAOAF在10.02~100.20 mg·L-1质量浓度范围内, DAOAF校准曲线的线性关系良好, 线性相关系数为0.9990。DAOAF中的主要杂质为二氨基乙二肟、3, 4-二氨基呋咱和3, 3′-二氨基-4, 4′-偶氮呋咱。该方法灵敏度高, 重现性好, 可用于DAOAF产品中有关物质的检测分析。
2016, 24(8):798-803. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.013
摘要:为减小焊接炸药装药量, 采用间隙配合的Q345燕尾槽钢板与TA2燕尾槽钛板, 分别作为覆板和基板。燕尾槽的上底面、下底面和高分别为2, 3,1 mm。所有燕尾槽的间隔为3 mm。间隙配合的钛板和钢板通过爆炸压接以及热轧得到尺寸为7.0 mm×300 mm×750 mm的钛-钢复合板。用力学性能检测以及微观形貌观察分析复合板界面结合质量。结果表明, 间隙配合的燕尾槽钛板与钢板经爆炸压接-热轧工艺实现冶金结合, 复合板界面结合良好, 界面呈直线形, 无金属间化合物生成, 复合板弯曲性能良好。爆炸压接-热轧法制备钛-钢复合板相比爆炸焊接法可节约62.7%炸药。
彭加斌 , 肖勇 , 段嘉庆 , 张明哲 , 张龙 , 朱伟龙
2016, 24(8):804-809. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.014
摘要:为评估油气井用双向传爆管在空气中的极限传爆距离(即在置信水平0.95下,可靠度为0.999的最大传爆距离),采用火工品常用的感度试验用数理统计方法—升降法,对双向传爆管进行传爆实验。用LS-DYNA软件进行了双向传爆管的传爆机理和爆炸过程的数值模拟。结果表明,在空气中,在0.95置信水平下,可靠度为0.999的双向传爆管的最大传爆距离为82.8 mm。数值模拟结果在一定程度上支持82.8 mm左右的实验结果。
张俊林 , 毕福强 , 王伯周 , 霍欢 , 翟连杰 , 王锡杰
2016, 24(8):810-819. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.015
摘要:联氮杂芳环化合物是一类重要的富氮含能化合物, 是国内外含能材料研究领域热点之一。氮杂芳环可通过N—N、C—N单键等不同键合方式而获得种类繁多的联氮杂芳环含能化合物, 主要包含对称型与非对称型两类结构, 也可按双环、三环及多环等环系特征进行分类。综述了呋咱、多氮唑等富氮环系通过N—N、C—N单键键合所形成的联氮杂芳环含能化合物研究进展, 重点评述了联氮杂芳环的构建方法及其含能化合物合成技术途径探索, 同时, 简要介绍了典型联氮杂芳环含能化合物的物化与爆轰性能。发展简捷、高效及条件温和的新型环系合成方法, 引入新型高能基团, 设计新型联氮杂芳环含能化合物应是今后该领域研究的重点。
2016, 24(8):820-824. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2016.08.016
摘要:以2, 6-二氯吡嗪为原料, 合成了新型含能化合物3, 5-二氨基-2, 6-二硝基吡嗪-1-氧化物(DDPZO-i), 收率40%。用IR、NMR、MS技术表征了其结构。通过X射线衍射技术确定了其单晶晶体结构。利用差示扫描量热法研究了其热稳定性, 确定其分解峰值温度为215 ℃。DDPZO-i的实测密度为1.935 g·cm-3, 高于耐热炸药LLM-105。用Gaussain03软件计算的标准生成焓为169.4 kJ·mol-1。对吡嗪骨架氧化反应机理进行了推测。采用Explore5 v6.02软件预估的DDPZO-i的爆速为9070 m·s-1, 爆压为36.9 GPa, 均优于LLM-105。用BAM撞击感度仪实测的撞击感度为5 J, 高于LLM-105的撞击感度。
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