2017, 25(2):91-93. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.00X
摘要:The battlefield environment of modern war is becoming more and more complicated. The ammunition is facing severe mechanical, heat and electromagnetic environment, which demands higher safety. The concept of insensitive munitions (IMs) was proposed by the United States in the 1980s regarding the severe enviroments. With the implementation of insensitive ammunition program, the catastrophic accidents due to ammunition explosions were significantly reduced. Furthmore, the concept of robust munitions (RMs) was proposed by the Chinese Academy of Engineering Physics in 2013. RMs are the ammunitions that can not only meet the requirements of damage efficiency, but also with high safety in the actual combat stimulus, better environmental adaptability in full-life profile. According to the safety performance, RMs can be divided into three levels, one star, two stars and three stars. One star RMs are equivalent to insensitive ammunition. RMs development involves many scientific, technical and engineering aspects and needs to be handled systemically.
付一政 , 康志鹏 , 郭志婧 , 苗瑞珍 , 孟瑞鸿 , 杨潞霞 , 刘亚青
2017, 25(2):94-99. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.001
摘要:为了从分子水平进一步揭示共晶和共混对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/1, 3-二硝基苯(DNB) 含能材料的感度、力学性能和热解机理的影响, 采用分子动力学(MD) 模拟方法在COMPASS力场条件下对CL-20、DNB、两者的共混物及共晶的感度、结合能和力学性能进行了模拟计算。在ReaxFF/lg力场条件下对其热解机理进行了研究。结果表明, 共晶和共混均会降低体系的感度, 但共晶效果更加明显; 与共混物结构相比, 共晶结构更加稳定, 共晶和共混均可以改变复合体系的力学性能, 降低体系的刚度, 增加体系的柔性和安全性, 但共混会使体系的力学性能劣化。共晶分子间强的作用会促进体系中各组分的热解反应, NO2、N2、NO、H2O、HONO、HON以及CO2等是共晶和共混体系的主要热解产物。与共混相比, 共晶是一种更加有效的含能材料改性方法, 可为含能材料的配方设计提供理论指导。
刘英哲 , 来蔚鹏 , 尉涛 , 葛忠学 , 徐涛 , 骆艳娇 , 尹世伟
2017, 25(2):100-105. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.002
摘要:为了准确预测全氮材料的晶体密度, 基于量子化学计算方法, 建立了全氮材料的“特异性”分子力场。通过预测晶体堆积结构, 计算了20种全氮分子的晶体密度。结果表明, N4(Td)、N6(D3h)、N8(Oh)、N10(D5h) 及N12(D6h) 五种笼形全氮分子的晶体密度分别为1.81, 2.08, 2.47, 2.46, 2.57 g·cm-3。随着氮原子数的增加, 笼形全氮分子晶体密度不同于文献中递增的趋势, 而是在N8(Oh) 处出现了突变, 体现了特异性力场参数的合理性。
2017, 25(2):106-112. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.003
摘要:为研究硝基胍发射药配方和压伸工艺对挤出成型尺寸的影响问题, 建立了不同配方硝基胍发射药压伸过程数学模型及边界条件, 用有限元方法仿真计算, 得到了不同配方条件下流动过程的剪切速率场、压力场以及速度场分布情况。结果表明, 发射药实际外径尺寸(8.03 mm) 与仿真尺寸(8.38 mm) 基本一致, 误差为4.36%, 外弧厚误差为7.89%, 内弧厚为3.10%, 孔径误差为9.26%, 中心孔径误差为5.36%, 误差均小于10%。
2017, 25(2):113-117. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.004
摘要:为了描述高聚物粘结炸药(PBX) 裂纹尖端失效区域, 采用Mohr-Coulomb、Twin-shear和Drucker-Prager强度准则, 对PBXⅠ型裂纹尖端失效区进行研究, 得到了描述PBX拉压不对称的裂纹尖端失效区表达式。研究表明, Drucker-Prager强度准则综合考虑了材料拉压比、平均应力及偏应力等因素, 求解的裂纹尖端失效区相对最大。材料拉压比对裂纹尖端失效区有着显著影响, 拉压比越小, 材料拉压不对称越严重, 裂纹尖端失效区越大。温度对PBX材料综合力学性能影响很大, 60 ℃下裂纹尖端失效区较20 ℃下显著增大。
2017, 25(2):118-124. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.005
摘要:近场动力学是一种新的无网格方法, 发展了其对材料粘弹性力学行为的分析能力。采用Burgers粘弹性模型, 结合非线性粘弹体的时间-应力等效原理, 推导出非线性粘弹体在不同应力下的蠕变柔度的表达式和近场动力学蠕变本构力函数, 建立起可应用于高聚物粘结炸药的近场动力学蠕变模拟方法。模拟了PBX9502的蠕变行为, 并通过实验验证。建立的方法可用于高聚物粘结炸药在温度和应力共同作用下的蠕变行为分析。
尚宇 , 金波 , 刘强强 , 彭汝芳 , 郭志成 , 张青春 , 楚士晋
2017, 25(2):125-131. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.006
摘要:以5, 5′-联四唑-1, 1′-二羟基二水化合物(H2BTO·2H2O) 与Pb (NO3)2为原料, 采用简单的一步溶剂热法合成了一种配位聚合物[Pb (BTO)(H2O)]n(BTO=5, 5′-联四唑-1, 1′-二氧化合物)。用X射线单晶衍射、傅里叶变换红外光谱及元素分析对目标化合物进行了表征。利用差热分析(DTA)、差示扫描量热分析(DSC) 和热重-微分热重分析(TG-DTG) 研究了该含能配位聚合物的热分解过程。采用Kissinger法和Ozawa法分别计算了其热分解动力学参数(活化能EK、EO、指前因子A)。用WL-1型撞击感度测试仪测定了[Pb (BTO)(H2O)]n的特性落高H50, 采用DTA分析了其对高氯酸铵(AP) 热分解的催化性能。结果表明, 该晶体属于单斜晶系, C2/c空间群, a=14.342(3) Å, b=6.5757(12) Å, c=8.4715(16) Å, V=683.3(2) Å3, Dc=3.823 g·cm-3, Z=4。在5 K·min-1的DSC曲线上, 其分解峰值温度为582.2 K, TG曲线上存在三个质量损失阶段, 主要质量损失阶段位于543.9~599.5 K, 最终剩余残渣质量为44.60 %。EK=211.67 kJ·mol-1, EO=210.64 kJ·mol-1, ln (A/s-1)=18.594, H50=7.6 cm, 显示其具有较好的热稳定性和适当的感度。该配位聚合物添加量为10%时, AP的高温分解峰提前40.1 K, 而且热分解反应的激烈程度也大大提高, 对AP表现出良好的催化性能。
安崇伟 , 李文玺 , 温晓沐 , 王晶禹 , 卫彦菊 , 庾滨铄
2017, 25(2):132-137. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.007
摘要:为了使爆炸网络装药在实现高爆速、高安全和小临界尺寸传爆的同时满足装药均匀性好、爆速极差小的要求, 以3, 4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF) 和奥克托今(HMX) 为主体炸药, 以含能聚合物聚叠氮基缩水甘油醚(GAP) 为粘结剂, 配以其它助剂, 设计出一种适用于微小尺寸爆炸网络的DNTF/HMX基传爆药配方, 并采用微注射工艺将其装入到微型爆炸网络沟槽中。采用扫描电镜(SEM) 表征了主体炸药颗粒粒径和形貌并观察和测试了装药表面; 采用X射线衍射仪(XRD) 测试了主体炸药和装药后炸药的晶型; 采用直线传爆临界尺寸实验测试了传爆性能; 采用撞击感度与冲击波感度实验测试了配方的安全性能。结果表明:配方的炸药组分固含量为85%, 固化成型后装药表面平整, 颗粒分布均匀, 炸药晶型未发生变化, 沟槽中装药密度可达1.6 g·cm-3(理论密度的92%) 以上。在此装药密度下, 该配方的直线传爆临界尺寸为0.6 mm×0.6 mm, 在0.8 mm×0.8 mm的沟槽中爆速为7558 m·s-1, 爆速极差为29 m·s-1; 撞击感度特性落高为45.2 cm (5.0 kg落锤), 冲击波安全性试验小隔板厚度值为8.74 mm。
郭刘伟 , 刘宇思 , 汪斌 , 谷岩 , 郑贤旭 , 谭多望
2017, 25(2):138-143. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.008
摘要:为了研究高温环境对钝感炸药爆轰波波阵面曲率效应的影响, 采用高速扫描照相技术及电探针测速技术获取了高温60 ℃环境下TATB基钝感炸药三种直径药柱爆轰波拟定态爆轰波形状及波速。结果表明, TATB基钝感炸药在高温60 ℃下的拟定态爆轰波波速随着炸药直径基本呈现线性增长趋势, 且相同直径的高温结果均低于常温结果。三种直径TATB基钝感炸药在高温60 ℃下的拟定态波阵面形状较常温结果更为陡峭。采用遗传算法对三种直径炸药的实验结果进行拟合计算, 获得了TATB基钝感炸药高温曲率效应Dn(κ) 关系参数。采用DSD (Detonation Shock Dynamics) 方法对三种直径炸药的爆轰波非理想传播过程进行了模拟, 计算结果与实验结果吻合较好。
2017, 25(2):144-149. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.009
摘要:为了深入了解液体工质电热化学炮的燃烧推进机理, 设计了模拟实验装置。采用高速录像系统, 观察了脉冲等离子射流喷入液体介质中的扩展过程。测量了脉冲等离子射流在液体介质中形成Taylor空腔的轴向位移和体积变化。得到了Taylor空腔体积随时间变化的定量扩展规律。讨论了贮液室边界形状、放电电压和喷嘴直径对等离子射流扩展的影响。结果表明, 两相交界处由于湍流掺混形成皱褶不光滑的交界面。Taylor空腔扩展过程中出现了明显的振荡现象。渐扩结构因子由0.6减小到0.4, 轴向位移第一峰值和体积第一峰值分别增大16.6%和12.4%。放电电压由3000 V减小到2100 V, 轴向位移第一峰值和体积第一峰值分别减小36.1%和60.7%。喷嘴直径由2 mm减小到1.5 mm, 轴向位移第一峰值和体积第一峰值分别减小27.2%和56.7%。
2017, 25(2):150-154. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.010
摘要:为评估纳米TATB产品质量, 采用氧瓶燃烧法处理样品, 用离子色谱测定吸收液中氯离子、硫酸根的方法来确定TATB中的微量组分含量。在Metrosep A Supp 7型阴离子分离柱上, 以4.7 mmol·L -1Na2CO3溶液作为淋洗液, 电导检测器进行检测。在优化的色谱条件下, 样品中氯离子、硫酸根的方法检出限分别为0.0025 ug·mL-1, 0.0032 ug·mL-1, 线性范围分别为(0.5~3.0) ug·mL-1, (0.1~2.5) ug·mL-1, 线性相关系数均大于0.9990。重复性测试(n=6) 相对标准偏差分别为1.65%、2.28%, 回收率分别为96.30%~103.73%, 97.23%~100.91%。该方法具有操作简单快捷、无污染等优点, 能满足纳米TATB中硫、氯的定量分析要求。
2017, 25(2):155-160. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.011
摘要:采用在线红外法研究了季戊四醇丙烯醛树脂的预聚反应动力学, 在反应温度为338.15, 348.15 K和358.15 K及催化剂硫酸二乙酯酸(DES) 的用量为2%和4%时, 监测反应体系中官能团=CH2浓度的变化, 计算得出了该聚合反应的动力学方程, 并对固化产物的力学性能进行了研究。结果表明:该反应为二级反应, 但该反应初期和后期的表观反应速率、反应活化能相差很大, 当DES用量为2%时, 反应初期和后期的活化能分别为36.5 kJ·mol-1和49.6. kJ·mol-1; 当DES用量为4%时, 反应初期和后期的活化能分别为61.0 kJ·mol-1和69.1 kJ·mol-1; DES用量为2%和4%时, DES的用量对固化产物的力学性能影响不明显; 反应温度对固化产物的力学性能有显著影响, 当DES的用量为2%和4%时, 出现在338.15 K时的最大抗拉强度分别为41.99 MPa和41.17 MPa, 出现在358.15 K时的最大断裂延伸率分别为8.47%和7.27%。
2017, 25(2):161-166. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.012
摘要:为提高单基发射药(硝化棉/二硝基甲苯/邻苯二甲酸二丁酯/二苯胺, NC/DNT/DBP/DPA) 的能量, 在单基发射药中加入不同含量(5%、10%、15%、20%)、不同粒度(0.2, 3.7, 7.6, 100.0 μm) 的黑索今(RDX), 制备并得到改性单基发射药。通过密闭爆发器实验研究了RDX含量、粒度对改性单基发射药燃烧性能的影响规律。实验结果表明:在RDX粒度为7.6 μm时, 改性单基发射药的燃速随RDX含量的增加先降低再升高, 在RDX含量为10%附近存在一个最小值; 在50~pdpm MPa (pdpm为最大压力陡度所对应的压力值), 改性单基发射药的燃速压力指数平均值均大于1。当RDX含量为5%时, 改性单基发射药的燃速随RDX粒度的减小而减小; 在50~pdpm MPa, 粒度为0.2, 3.7 μm的RDX改性单基发射药的燃速压力指数平均值均小于1, 粒度为7.6, 100.0 μm的RDX改性单基发射药的燃速压力指数平均值均大于1。
程扬帆 , 汪泉 , 龚悦 , 沈兆武 , 汤有富 , 袁和平 , 钱海
2017, 25(2):167-172. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.013
摘要:为了研究敏化方式对MgH2型储氢乳化炸药爆轰性能的影响, 进行了两种储氢乳化炸药的水下爆炸和猛度测试实验。借助实验数据和理论分析, 研究了MgH2型储氢乳化炸药作功能力与猛度之间的关系, 并对用比冲量表示炸药猛度的理论进行了修正。结果表明, 在物理敏化和化学敏化的MgH2型储氢乳化炸药中, MgH2粉末分别起到含能添加剂和化学发泡剂的作用。与化学敏化相比, 物理敏化的MgH2型储氢乳化炸药比冲击波能、比气泡能和总能量分别下降了11.98%、5.38%和8.66%, 但其猛度(铅柱压缩量) 却提高了5.15 mm, 说明敏化方式对MgH2型储氢乳化炸药的作功能力和猛度具有显著影响。
2017, 25(2):173-176. DOI: 10.11943/j.issn.1006-9941.2017.02.014
摘要:利用X射线亚微层析成像技术无损研究了1, 3, 5-三氨基-2, 4, 6-三硝基苯(TATB) 造型颗粒微细结构特征, 获得了TATB造型颗粒的三维结构图, 结果显示颗粒内部存在明显的、可定量的孔隙、涡环层、致密表层及高密度杂质等。分析表明, 内部孔隙形态与分布受湍流作用模式影响; 凝结涡旋环尺寸越小愈呈椭圆形, 短长径比趋于0.7, 涡耗散趋于稳形耗散; 湍流涡扩展是致密表层形成的主要成因; 高密度杂质靠近颗粒表面证明颗粒经历强旋转。
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