摘要:

摘要:研究采用小分子燃料1，4，7，10-四氮环十二烷与硝酸、高氯酸发生成盐反应，制备了C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄和C₈H₂₄N₄（NO₃）₄∙2H₂O两种应急储备的单质炸药。通过单晶X-射线衍射、红外光谱、元素分析、差热分析、热重分析、EXPLO 5.0程序对目标产物的结构、热性能、爆轰性能进行了研究。结果表明，C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄属正交晶系，Pcc2空间群，晶体密度为1.968 g∙cm^-3； C₈H₂₄N₄（NO₃）₄∙2H₂O的晶体为二水合物，属单斜晶型，P2₁/n空间群，晶体密度为1.642 g∙cm^-3。C₈H₂₄N₄（NO₃）₄∙2H₂O和C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄的热分解峰值温度及活化能分别为293.2 ℃、284.1 ℃和131.76 kJ·mol^-1、195.18 kJ·mol^-1。C₈H₂₄N₄（NO₃）₄∙2H₂O和C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄表现出了较为优异的爆轰性能，其爆速、爆压分别可达8058、8680 m∙s^-1和24.0 GPa、36.2 GPa。此外，C₈H₂₄N₄（NO₃）₄∙2H₂O和C₈H₂₄N₄（ClO₄）₄的撞击感度分别为36 J、33 J，摩擦感度均大于360 N。

摘要:聚偏氟乙烯（PVDF）等氟聚物可有效抑制铝粉的团聚并提高铝粉的反应活性。但氟聚物与被氧化铝覆盖的Al颗粒表面之间亲和性较差，氟聚物直接包覆在Al表面对团聚的抑制效果并不理想。为增强氟聚物与铝粉间的相互作用，改善铝粉燃烧性能，研究采用微波辅助反应的方法得到了羟基化改性的PVDF-OH，利用溶剂/非溶剂法将PVDF-OH包覆在铝粉表面得到了Al@PVDF-OH复合燃料，并进一步制备了复合固体推进剂。采用红外光谱、X射线衍射仪对PVDF-OH的分子结构与元素组成进行了研究；采用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、高速摄像机和氧弹量热仪等设备对Al@PVDF-OH复合燃料的微观结构组成及其燃烧性能进行了研究。结果表明，微波辅助制备得到的PVDF-OH有着较高的羟基含量，微波功率240 W下处理1 min时制备得到的PVDF-OH最佳。Al@PVDF-OH复合燃料的燃烧性能优于包覆PVDF的Al@PVDF复合燃料与加热改性处理PVDF-OH（H）的Al@PVDF-OH（H）复合燃料，在PVDF-OH含量为15%时最佳。与纯Al相比，PVDF-OH含量为15%的Al@PVDF-OH复合燃料的燃烧热值由19140 kJ·kg^-1增加到24912 kJ·kg^-1；与AP混合后的燃烧测试结果表明，Al@PVDF-OH复合燃料燃烧性能相较于Al有明显改善，点火延迟时间由77 ms缩短至70 ms，燃速由195.7 mm·s^-1提高到225.7 mm·s^-1。基于Al@PVDF-OH复合燃料的固体推进剂与铝基固体推进剂相比，其燃烧热值由13281 kJ·kg^-1增加到14020 kJ·kg^-1；燃速由1.281 mm·s^-1提高到1.915 mm·s^-1，凝聚相燃烧产物D₉₀由74.324 μm降至52.749 μm。

摘要:为了解强磁场辐射下三硝基甲苯（TNT）晶体性能的变化特性，借助扫描电子显微镜仪研究了磁场辐射（0，6 T）下TNT晶体形貌，利用X射线衍射仪和拉曼光谱分析了磁场辐射后TNT晶格的变化，采用差示扫描量热仪（DSC）获得了磁场辐射下TNT的热分解特性。基于分子动力学模拟，探讨了磁场辐射下（0，3，6 T和8 T）TNT的晶格常数、微观分布、力学性能和撞击感度变化情况。结果表明：TNT晶体受到6 T磁场辐射后，微观形貌由辐射前的鳞片针状结构转变为不规则的块状结构，热分解放热峰温度由289.6 ℃升高到304.1 ℃，但TNT的晶体相结构和晶格常数未发生明显改变。TNT晶格常数不受磁场辐射的影响，但磁场会改变TNT分子在晶体内部的分布。8 T磁场辐射能显著改善TNT晶体的延展性。通过比较最长引发键的占比，发现8 T磁场会增加TNT晶体的撞击感度。

摘要:立式混合机内桨叶的行星运动可有效促进物料不同组分间的分散循环和均质分布，故已应用于固体推进剂药浆的制备过程。然而，混合机内的复杂界面及其运动导致药浆内部的混合机理与流变特性难以采用传统的方法进行研究。针对层流流动下推进剂药浆与桨叶耦合过程，基于光滑粒子法（Smoothed Particle Hydrodynamics， SPH），连续体被离散为若干携带物理量的守恒质点。结合Herschel-Bulkley（HB）本构模型，发展了适用于非牛顿流体状态下推进剂药浆混合过程的无网格方法。将数值模拟和实验进行对比，验证所提出模型的准确性。通过探究桨叶运动参量与功率消耗的相关性，分析了几何构型、转动模式对药浆混合均匀程度及叶轮扭矩负载的影响规律。研究结果表明，若剪切速率指数n为0.47时，液体在非牛顿流动状态下，模拟结果相对文献实验结果的平均误差约为4.98%，故两者具有良好的一致性。行星叶轮搅拌2.65 s后，其混合均匀性指数相比于中心、偏心叶轮依次提高了8.9%和7.3%。而雷诺数Re=1时，公转半径在0.11D_w~0.23D_w范围内，扭矩的最大增幅可达38.4%。

摘要:热传导系数作为炸药的重要热力学参数，显著影响炸药装药的点火响应特性。在未开展炸药热传导系数测定实验的情况下，为了快速有效确定一种新型炸药热传导系数，针对典型圆柱段装药结构，建立了轴对称热传导理论模型，获得混合炸药热传导方程的稳态解析解，提出了基于慢烤实验数据的混合炸药热传导系数计算方法。确定了新型不敏感炸药GOL-1（HMX/Al/AP/Binder）的热传导系数，典型烤燃条件下小尺寸装药结构点火响应数值模拟计算结果显示：不同加热速率下装药中心温升曲线计算结果与实验结果均吻合较好，点火时刻装药中心位置温度和点火时间的计算结果与实验偏差最大为2.27%和1.12%，表明GOL-1炸药热传导系数的有效性及数值模拟方法的可行性。建立的热传导计算方法揭示了慢烤装药温度-时间曲线中包含的炸药导热特性及规律，相比体积加权方法和串/并联导热模型方法更适用于计算混合炸药热传导系数，在缺少新型炸药热传导系数测定实验数据的情况下，不失为一种有效的确定方法，为弹药热安全性设计与评估提供了炸药基础参数，推动安全弹药数字化设计与量化评估发展。

摘要:为研究JEO炸药（3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮（NTO）/奥克托今（HMX）/添加剂）的烤燃响应特性，设计了炸药烤燃多点测温-测压实验系统，开展了5 ℃·min^-1和2 ℃·min^-1 2种升温速率下的JEO炸药烤燃实验，获得了点火时间、点火温度、不同位置处炸药的温度历程和装置内部的压力历程，分析了升温速率对JEO炸药烤燃温度、压力变化和反应剧烈程度的影响。在实验研究的基础上，采用考虑压力对炸药热分解反应影响的炸药烤燃多相流物质输送模型，使用Fluent软件对不同升温速率下JEO炸药的烤燃热分解过程进行了数值模拟研究。研究结果表明，JEO炸药热分解反应在相变前较为缓慢，相变后反应速率加快，炸药温度升高加快、压力呈指数增长，直至点火，JEO炸药的点火温度约为220 ℃，在本实验的约束条件下响应等级为爆燃，具有良好的热安全性；随着升温速率的降低，JEO炸药的点火时间变长，点火位置由装药边缘移向中心，反应剧烈程度增加；点火前的热分解过程中只有少部分炸药发生了反应，大部分炸药在点火后的燃烧阶段发生反应。

摘要:为了提高枪械击发点火系统的点火可靠性，研究以一种小口径步枪击发点火系统为研究对象，设计系统模拟试验装置，开展了系统点火性能和可靠性试验研究。在此基础上，采用拉格朗日-欧拉流固耦合方法（ALE）建立了击发点火系统的点火模型，并搭建了参数化仿真平台，以压力启动时间为点火输出性能表征参数，建立了枪械击发点火系统的点火可靠性分析模型。通过将模型计算结果与试验数据进行对比验证，并模拟研究了击发点火系统结构和装配参数变化影响下的可靠性。结果表明：枪械击发点火可靠性分析模型计算结果与试验结果误差为0.72%，模型具有较好的准确性；各因素均值变化对系统可靠性的影响规律为：击针突出量＞闭锁间隙＞火台头部直径＞底火壳厚度＞底火装入深度＞击针头部直径；标准差变化对系统可靠性影响较小。这些研究结果可为枪械击发点火系统的可靠性设计提供参考。

摘要:含能材料是弹药毁伤的能量来源，直接影响弹药的打击范围与效能。随着现代武器系统对含能材料高能、高效、高安全性等战略需求的提高，含能材料的热学性能研究得到了越来越多的关注。含能材料的热学性能不仅直接影响含能材料的能量输出、控制和调节，更关系到安全运输、储存和使用。为了对含能材料的热学性能研究方法提供参考，研究系统综述了近年来应用于含能材料的热学性能表征技术以及理论预测模型，涉及热分解反应机理分析、燃烧性能测试、爆轰性能评估、安全性能预测方面，分析对比了各表征技术的特点及其适用范围，最后提出未来研究中实验表征技术还需向高度集成化、高时空分辨特性、小剂量无接触干扰、实时监测分析等方向发展；计算模拟研究则需根据含能材料实际生产情况进行标准数据库的共建共享，以期获得高精度、高效率性能预测模型。

摘要:含能材料的形貌及结构对其各项性能具有显著影响，为改善现有含能材料的固有性能，含能材料的组装是一种有效的技术手段。基于国内外学者的相关工作，从单一组分含能材料通过组装直接影响结构从而调控其性能、多组分复合含能材料的组分及复合结构协同调控性能两个角度出发，综述了当前含能材料的组装方法及其对性能的调控效果，阐述了其它功能材料组装对含能材料的启示。当前，单一组分含能材料组装可以带来新的炸药形貌，多组分组装可以弥补现有性能调控的不足，实现能量及安全性能协同提升，但含能材料的组装发展还面临着组装方法单一、过程调控难、组装机制尚不明确、多组分研究不够深入等问题。未来研究可以重点关注含能材料晶体组装理论完善、微介观表征技术发展及新组装技术探索三个角度。

摘要:熔铸炸药的凝固过程是其开发与生产的重要环节，凝固与装药质量对产品的爆轰性与安全性起着关键作用。基于国内外研究工作，从有限元仿真、凝固成型工艺以及在线检测方法3个方面系统论述了熔铸炸药凝固成型技术的发展。总结了有限元仿真在熔铸炸药浇铸和凝固过程中流场、温度场和应力场模拟方面的发展，阐述了凝固缺陷的形成以及不同工艺对凝固的作用行为，探讨了温度、应力应变、粘度以及内部结构等在线监测技术在熔铸炸药高质量精密成型技术中的应用。熔铸炸药装药仿真方法、凝固工艺优化以及在线监测技术的发展能够为凝固装备设计研发、凝固产品质量提升等提供重要理论和技术指导。未来，熔铸炸药装药凝固技术的发展需要在设备-物料模型构建、工艺设备安全、工艺条件精准控制、实时信息监控以及在线监测与自适应调控等方面进一步完善和应用。