朱旭 , 张文瑾 , 陈军 , 黄河 , 庞思平 , 孙成辉
2025, 33(12):1377-1384. DOI: 10.11943/CJEM2025206
摘要:2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)是一种替代2,4,6-三硝基甲苯(TNT)并已获得应用的新型钝感熔铸载体炸药。间歇釜式制备DNAN工艺存在反应时间长、在制量大及副产物多等问题,亟需开展新型制备工艺研究。基于此,以2,4-二硝基氯苯(2,4-DNCB)为原料、在甲醇和氢氧化钠溶剂体系中,开展连续流动化制备DNAN工艺及反应动力学研究;对反应机理进行了过渡态计算,并使用连续流动合成设备,进行了反应动力学实验。动力学研究结果显示,2,4-DNCB的醚化反应为二级反应,反应速率与2,4-DNCB和氢氧化钠的浓度乘积成正比,活化能为73.950 kJ∙mol-1,指前因子A0=7.991×1010 L∙mol-1∙s-1。通过正交试验系统考察了反应温度、停留时间、摩尔比等工艺参数对DNAN的纯度和收率的影响,得到较优工艺条件为:反应温度90 ℃,停留时间1 min,物料摩尔比1.6∶1。DNAN的收率可达93.7%,纯度为99.99%以上。
任丽媛 , 陈建发 , 徐纪琳 , 肖乐勤 , 魏娇 , 周伟良
2025, 33(12):1385-1394. DOI: 10.11943/CJEM2025176
摘要:传统一锅法制备丁羟推进剂时药浆混合工艺中存在制量大和药浆适用期的问题,为此,研究设计开发了静态混合器混合工艺,将预制黏合剂药浆和固化剂药浆分别储存于料筒,螺杆泵计量后挤入静态混合器进行混合、浇注。采用计算流体动力学(CFD)模拟得到入口压力为5×105 Pa,出口压力为大气压时双组分药浆在静态混合器中的混合过程云图;设计了适用于静态混合器混合工艺的双组分固化体系;并基于该固化体系,以K₂SO₄、CaCO3为氧化剂代料,通过静态混合器混合工艺制备了固含量达85%、未添加键合剂的氧化剂代料推进剂,对其微观形貌进行了表征并对其力学性能进行了测试。结果表明,静态混合器可将双组分药浆混合均匀;推进剂拉伸强度为0.4 MPa,断裂伸长率为37.5%,断面致密均匀、未见裂纹或空隙。静态混合器混合工艺在制量小、对药浆适用期无要求。
2025, 33(12):1395-1404. DOI: 10.11943/CJEM2025215
摘要:为探究典型抑制剂对含FeS2乳化炸药热分解过程的抑制机理,采用同步热分析技术(TG-DSC)、热重-红外光谱联用技术(TGA-FTIR)、X射线衍射技术(XRD)以及热自燃实验平台研究了磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、碳酸钙(CaCO3)和氧化锌(ZnO)3种典型抑制剂对含FeS2乳化炸药的热分解行为、气体产物、固体产物以及热自燃行为的影响。结果表明,抑制剂分解产生的惰性物质抑制了FeS2对于乳化炸药热分解的催化作用,降低了反应速率并提升了表观活化能。由Kissinger方法计算得到的含FeS2乳化炸药样品的表观活化能为99.03 kJ·mol-1。当抑制剂为NH4H2PO4时表观活化能最大,为130.38 kJ·mol-1;3种抑制剂的添加均能有效抑制氮氧化物(NO2、N2O)的生成,并消耗FeS2中Fe或S元素,生成更稳定的惰性化合物。抑制剂能够有效延长含FeS2乳化炸药样品的着火延滞期并降低燃烧强度,其中NH4H2PO4对于火焰的抑制效果最佳。
徐传豪 , 陈森 , 程王健 , 张鹏鹏 , 王宇彤 , 冯尚彪 , 安崇伟
2025, 33(12):1405-1415. DOI: 10.11943/CJEM2025200
摘要:为扩展微传爆药剂的设计区间,选择具有低爆轰临界尺寸、类平面结构的苯并三氧化呋咱(BTF)为主体炸药、硝化棉(NC)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为黏结剂、乙酸乙酯为溶剂,配制出4种BTF基全液式炸药油墨,利用喷墨打印技术平台构筑出BTF/NC/GAP含能复合物,探究了BTF/NC/GAP含能复合物的微观结构、爆轰临界尺寸和传爆性能等。结果表明,BTF/NC/GAP含能复合物中主体炸药以类片状结构存在,尺寸主要处于1~10 μm;BTF/NC/GAP含能复合物具有较好的能量存储特性和微尺寸传爆能力,其能量水平达到理论值的90%以上,爆轰临界尺寸最低可达1 mm×0.102 mm(2%NC/GAP含量),爆速最高可达8436 m·s-1(5%NC/GAP含量)。同时,NC/GAP的含量增长导致BTF/NC/GAP含能复合物出现纳米孔洞向微米孔洞的迁移,进一步提高了热点形成几率并增强了能量释放效率,当NC/GAP含量为10%时,含能复合物的实测爆速值与理论爆速值的比值最高(94.61%),拥有更佳的能量释放特征和传爆稳定性。
2025, 33(12):1416-1427. DOI: 10.11943/CJEM2025225
摘要:为了支撑陶瓷复合插板的结构设计,建立了弹体侵彻复合结构的有限元计算模型,并通过试验验证了计算模型的可靠性。采用该计算模型模拟了7.62 mm穿燃弹侵彻复合结构的过程,分析了弹体侵彻复合结构过程中靶板失效破坏和驻留效应等抗侵彻特性,研究了子弹速度、陶瓷厚度以及纤维厚度对复合结构的抗侵彻性能的影响。研究表明:陶瓷与纤维在弹体侵彻过程中存在协同作用;驻留效应对于陶瓷的抗侵彻性能影响较大,子弹速度越低,驻留时间越长,子弹动能耗散百分比越高,子弹速度为500 m·s-1时驻留期间动能耗散百分比为68.4%;复合结构的比吸能值随着材料厚度的增加而增加,但复合结构的贯穿比吸能随着材料厚度的增加呈现先上升后减小。
2025, 33(12):1428-1438. DOI: 10.11943/CJEM2025201
摘要:考虑深井小井眼对炸高的限制和穿透射孔液的影响,基于SPH方法,以外径139.70 mm、壁厚9.17 mm套管配合外径89.00 mm射孔枪的典型深井枪弹组合,用网格节点法建立射孔弹三维SPH模型,分析射孔弹炸高和射流倾斜角对侵彻效果的影响。研究表明,网格节点转换为SPH粒子模型方法较网格中心法的粒子排布更均匀,边界处粒子分布更光滑。在深井典型油套管、枪弹组合工况下,炸高由12 mm增加18 mm,最大轴向速度减小了7.72%;炸高由18 mm增加到24 mm,最大轴向速度减小了5.27%。倾斜角60°时,金属射流触靶速度为6564 m·s-1,倾斜角45°时,触靶速度为6283 m·s-1;减小了4.28%。倾斜角为60°和45°时的金属射流最大能量和剩余能量差异较小,分别相差1.05%和2.5%。
邵广雨 , 王小贺 , 郝嘎子 , 肖磊 , 段若飞 , 冯晓军 , 郭锐 , 姜炜 , 杨俊清
2025, 33(12):1439-1447. DOI: 10.11943/CJEM2025195
摘要:为研究奥克托今(HMX)基散粒体(JO-8)与其代用材料(硝酸钡基散粒体与硫酸钠基散粒体)的准静态力学等效性,采用自研的微型压缩破碎仪对三种药柱试样开展准静态压缩实验,基于混凝土本构模型对实验获得的应力-应变曲线进行参数拟合。为进一步评估JO-8炸药与代用材料在力学性能上的等效性,对其内部晶体单颗粒HMX、Ba(NO3)2及Na2SO4开展准静态压缩实验。结果表明:JO-8药柱的准静态力学行为宜采用真实应力-应变曲线表征;本构模型的拟合数据与实验结果的良好吻合验证了本构模型的有效性;综合三种药柱与其内部晶体单颗粒实验结果,以及本构模型的数据分析,发现与硫酸钠基散粒体相比,硝酸钡基散粒体在准静态压缩条件下表现出与 JO-8 炸药相当的力学性能。
2025, 33(12):1448-1457. DOI: 10.11943/CJEM2025191
摘要:为探究电子雷管电子控制模块受冲击发火可靠性,采用混凝土试块分别构建了单次冲击与叠加冲击实验系统。通过控制等量爆源与等效间距,结合升降法确定桥丝发火电压区间,分析了不同孔距冲击下电子控制模块的动态响应。研究结果表明:依据桥丝发火电压区间与延期结束电压降值可区分暂时性失效与永久性损伤;若电压降至不稳定区间(12.989~14.421 V),需根据延期结束剩余电压进一步判断发火状态。部分电容在受到冲击后电压持续下降,会增加长延期起爆网路的拒爆风险。结合模块在管壳内的布局分析,钽电容正面抗冲击能力明显优于侧面,芯片性能基本不受冲击方向影响。此外,对比连续冲击实验发现,叠加冲击会加剧电容的失电现象。随着间隔时间增加,两次冲击间的耦合作用减弱,电容通过内部自愈机制获得更充分的恢复,从而显著增强了在二次冲击下的电荷保持能力。当间隔时间延长至200 ms以上时,二次冲击引起的电压下降幅度较50 ms间隔降低约60%,电子雷管的发火可靠性得到了显著提升。
2025, 33(12):1458-1470. DOI: 10.11943/CJEM2025214
摘要:带壳装药非冲击点火反应演化过程机理复杂,涉及裂纹扩展、气相流动与反应传播等多个物理过程的强耦合作用。为深入揭示其反应演化规律,针对裂纹扩展-反应传播的耦合机制,提出了一种基于反应压力与炸药基体断裂韧度的裂纹网络扩展计算方法,并结合反应过程中的能量守恒关系构建了燃烧裂纹网络模型。通过与文献实验数据对比,验证了模型的准确性。基于该模型定量分析了燃烧裂纹网络形成过程和反应压力增长行为。研究结果表明:在强约束球形装药内部,反应演化过程呈现典型的阶段性特征,反应初期裂纹扩展缓慢,随着反应压力升高而加速进程,当压力超过1000 MPa后炸药碎裂程度的增长趋势则明显趋缓;燃烧裂纹网络的演化过程受约束强度和装药尺寸的显著影响,而初始点火压力的影响相对较小;此外,若装药结构带有泄压孔,则可能出现燃烧增压与泄气降压相持的竞争现象。
刘杰 , 宋长坤 , 石伟 , 徐建勇 , 程鹤 , 俞春培 , 欧阳的华 , 张文超
2025, 33(12):1471-1482. DOI: 10.11943/CJEM2025224
摘要:作为无源干扰、目标指示、信号增强、毁伤、照明、增程、反恐等应用的核心基础,含能材料烟火特种效应对于提升军事装备在复杂电磁环境及多域对抗场景下的的生存、突防与自卫能力具有至关重要的作用。本文系统综述了含能材料五大特种效应(光、声、烟、热、等离子体)的作用机理以及国内外研究进展,详细阐述了基于上述效应研制的无源干扰产品在重要目标防护、飞机自卫、导弹突防及舰船防护等现代军事领域的应用现状。结合武器装备的发展及未来战争模式,分析了含能材料烟火特种效应在陆、海、空、天及水下的应用方式和发展趋势,为深化含能材料烟火特种效应应用方向提供理论参考与指导。
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