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智能弹药用新型电控固体推进剂的研究进展

火炸药学报 2024年第4期47卷 287-304页

作者：夏旭付小龙胡少青赵昱西安近代化学研究所陕西西安710065

针对当前固体火箭发动机无法重复启停、难以实现推力可控等需求,结合固体火箭和液体火箭的优点,国内外研究机构探究了一种具有重复点火与熄火、燃烧速度可调、输出能量可控的电控固体推进剂。系统介绍了新型电控固体推进剂领域的国内外... 详细信息

针对当前固体火箭发动机无法重复启停、难以实现推力可控等需求,结合固体火箭和液体火箭的优点,国内外研究机构探究了一种具有重复点火与熄火、燃烧速度可调、输出能量可控的电控固体推进剂。系统介绍了新型电控固体推进剂领域的国内外研究现状,首先,总结了国内外各类电控固体推进剂(硝酸铵基、硝酸羟胺基、高氯酸锂基)的发展,以及在微推、炮弹点火器和固体发动机方面的应用情况;其次,概述了配方组分、电压、电流、外界环境温度和压强等因素对电控固体推进剂的燃速、点火延迟时间以及力学性能的影响;然后,分析了电控固体推进剂的启停机理,介绍了硝酸铵羟胺和高氯酸锂基电控固体推进剂的反应机理;最后,对电控固体推进剂的未来发展进行了展望,指出未来仍需重点研究的方向:加强电控固体推进剂制备工艺放大研究;设计新型电敏氧化剂,解决高压下无法可控燃烧的问题;开展大尺寸电控固体发动机试验研究;通过数值模拟进一步揭示电能与推进剂燃烧耦合效应。附参考文献62篇。

关键词：应用化学电控固体推进剂 ECSP 启停机理智能弹药

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硼基金属复合物的点火和燃烧特性研究进展

火炸药学报 2024年第3期47卷 197-208,I0003页

作者：李锐霄庞维强蔚红建西安近代化学研究所陕西西安710065

综述了近几年国内外硼基金属复合物点火和燃烧特性的最新研究进展,重点归纳了二元硼基金属复合物、三元硼基金属复合物和纳米硼基金属复合物的点火和燃烧研究现状,并对比了其优缺点,其中对二元硼基金属复合物的研究较为丰富,对三元硼基... 详细信息

综述了近几年国内外硼基金属复合物点火和燃烧特性的最新研究进展,重点归纳了二元硼基金属复合物、三元硼基金属复合物和纳米硼基金属复合物的点火和燃烧研究现状,并对比了其优缺点,其中对二元硼基金属复合物的研究较为丰富,对三元硼基金属复合物的研究大多集中于制备方向,关于点火和燃烧特性研究较少,对纳米基金属复合物的点火燃烧机理尚不清楚。指出了硼基金属复合物未来的研究方向:(1)对于制备工艺较简单的二元硼基金属复合物,下一步应具体研究其工艺对产物性能的影响;(2)利用分子动力学和有限元分析的方法对其燃烧机理进一步分析;(3)关于纳米硼基金属复合物可考虑建立一种稳定悬浮液进一步探究其点火和燃烧机制。附参考文献71篇。

关键词：材料科学硼基金属复合物点火燃烧特性二元硼基金属复合物三元硼基金属复合物纳米硼基金属复合物

硝化棉质量差异分析及其对推进剂制品性能的影响

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火炸药学报 2024年第4期47卷 372-380页

作者：肖立群屈蓓周文静刘小刚刘红妮李吉祯西安近代化学研究所陕西西安710065

为了获得D级硝化棉质量差异对其理化性能和推进剂制品性能的影响规律,对4种不同厂家、不同批次硝化棉样品的“八大度”、分子质量、分子质量分布及硝化均匀性等进行了表征及分析,并制备了4种改性双基(CMDB)推进剂样品,比较了各样品力学... 详细信息

为了获得D级硝化棉质量差异对其理化性能和推进剂制品性能的影响规律,对4种不同厂家、不同批次硝化棉样品的“八大度”、分子质量、分子质量分布及硝化均匀性等进行了表征及分析,并制备了4种改性双基(CMDB)推进剂样品,比较了各样品力学性能及燃烧性能的差异。结果表明,4种D级硝化棉样品的“八大度”均符合国军标要求,含氮量范围为11.9%~12.1%,GPC测得数均分子质量范围为0.59×10^(5)~0.73×10^(5) g/mol;硝化棉含氮量小幅下降会使其安定性有所提高,但对其推进剂制品的燃烧性能影响较小;含氮量和分子质量接近时,高分子质量组分的存在会提高硝化棉稀溶液的黏度;硝化棉分子质量分布和含氮量分布均匀性降低会造成其推进剂制品-40℃拉伸强度的降低。

关键词：物理化学硝化棉 NC CMDB推进剂硝化均匀性燃烧性能安定性

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不同尺寸HMX基压装装药的烤燃特性

高压物理学报 2024年第2期38卷 138-147页

作者：董泽霖屈可朋胡雪垚肖玮王奕鑫西安近代化学研究所陕西西安710065

为了研究装药尺寸对压装装药烤燃特性的影响,针对HMX基压装装药,建立了压装装药烤燃过程的计算模型,利用Fluent软件对不同装药尺寸的烤燃样弹进行了数值模拟,计算了不同升温速率下装药尺寸对压装装药点火位置、响应温度和响应时间的影... 详细信息

为了研究装药尺寸对压装装药烤燃特性的影响,针对HMX基压装装药,建立了压装装药烤燃过程的计算模型,利用Fluent软件对不同装药尺寸的烤燃样弹进行了数值模拟,计算了不同升温速率下装药尺寸对压装装药点火位置、响应温度和响应时间的影响规律。结果表明:在同一升温速率下,HMX基压装炸药装药长径比为1.0时,装药中心响应温度均为最高;装药长径比大于1.0时,装药中心点火温度均随长径比的增加而降低;当长径比增大到一定程度时,装药中心的响应温度趋于恒值。装药的点火位置由升温速率和装药尺寸共同决定,且装药端面与曲面的传热量之比与长径比的平方成反比。当升温缓慢或长径比较小时,装药的点火位置位于装药中心;当升温速率较高且长径比较大时,装药的点火位置逐渐远离装药中心。

关键词： HMX基炸药压装装药烤燃试验装药尺寸

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周向六线起爆下杀伤战斗部的破片飞散特性

火炸药学报 2024年第1期47卷 72-80页

作者：刘恒言姬聪生何勇梁争峰西安近代化学研究所陕西西安710065 北京电子工程总体研究所北京100854

为简化起爆结构,提高引战系统可靠性,采用定向战斗部已有的周向六线起爆方式替代中心起爆,基于流体动力学理论对周向六线起爆下爆轰波的碰撞进行了理论分析,采用LS-DYNA进行了数值计算,并开展了战斗部样弹静爆试验。结果表明,相较于中... 详细信息

为简化起爆结构,提高引战系统可靠性,采用定向战斗部已有的周向六线起爆方式替代中心起爆,基于流体动力学理论对周向六线起爆下爆轰波的碰撞进行了理论分析,采用LS-DYNA进行了数值计算,并开展了战斗部样弹静爆试验。结果表明,相较于中心起爆,周向六线起爆条件下破片加速历程与其所在周向位置存在关联,并出现二次加速现象;在相邻起爆点对称面附近产生马赫爆轰波,局部压力可达44.2GPa,并在战斗部中心汇聚,中心处压力可达100GPa以上;轴向多点起爆改善了端面稀疏波的影响,破片速度得到提升,轴向破片速度一致性明显提高;破片飞散初速数值计算与试验结果误差在8.1%以内,不同区域破片初速增益可达4.6%~9.9%。表明周向六线起爆模式是替代定向杀伤战斗部中心起爆模式的有效途径。

关键词：爆炸力学定向杀伤战斗部周向六线起爆中心起爆破片飞散特性破片速度增益

模糊综合评价模型在高能硝胺发射药改性评价中的应用研究

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含能材料 2024年

作者：郭志罡李曼曼王锋于慧芳魏伦王琼林西安近代化学研究所

为研究模糊综合评价模型在高能硝胺发射药改性评价中的应用，采用包覆工艺，分别选取三氨基三硝基苯（TATB）和聚酯（NA）作为包覆工艺中的降燃速材料，制备了TATB包覆发射药和NA包覆发射药，对比了包覆和未包覆发射药的堆积密度、局部... 详细信息

为研究模糊综合评价模型在高能硝胺发射药改性评价中的应用，采用包覆工艺，分别选取三氨基三硝基苯（TATB）和聚酯（NA）作为包覆工艺中的降燃速材料，制备了TATB包覆发射药和NA包覆发射药，对比了包覆和未包覆发射药的堆积密度、局部燃速、爆热、燃烧渐增性以及内弹道性能；基于此实验结果，采用层次分析法，评价了TATB和NA对发射药基本性质和燃烧性能的影响程度。研究建立了发射药基本性质和发射药燃烧性能间的模糊评价方法；发现面向发射药燃烧性能，局部燃速的影响权重最大，为0.82；爆热的影响权重次之，为0.11；堆积密度的影响权重为0.07。在堆积密度差异较小的情况下，由于NA包覆发射药的降燃速效果明显强于TATB包覆发射药，NA包覆发射药的能量损失虽然较TATB包覆发射药更大，NA包覆发射药的燃烧性能优于TATB包覆发射药，且二者明显强于未包覆的空白发射药。

关键词：模糊综合评价模型高能硝胺发射药包覆三氨基三硝基苯(TATB) 聚酯(NA)

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近距离爆炸下加筋板架的毁伤模式研究

兵器装备工程学报 2024年

作者：王琰蒋海燕韩璐苏健军西安近代化学研究所

为了研究近距离爆炸下舰船典型舱壁结构的毁伤模式，基于经实验验证的LS-DYNA有限元模型对近距爆炸时加筋板架结构的毁伤过程进行了数值模拟，并分析了装药质量和爆炸距离对结构毁伤的影响。研究结果表明：近距爆炸时板架结构呈现出四... 详细信息

为了研究近距离爆炸下舰船典型舱壁结构的毁伤模式，基于经实验验证的LS-DYNA有限元模型对近距爆炸时加筋板架结构的毁伤过程进行了数值模拟，并分析了装药质量和爆炸距离对结构毁伤的影响。研究结果表明：近距爆炸时板架结构呈现出四种毁伤模式：（Ⅰ）塑性大变形，（Ⅱ）板格局部撕裂，（Ⅲ）边界处拉伸撕裂破坏，以及（Ⅳ）剪切破坏，根据面板的损伤程度，毁伤模式Ⅲ又可划分为两种子失效模式；板架的损伤程度随着装药质量的增加和爆炸距离的减小而加重，比例距离一定时，随着爆炸距离的减小，板架逐渐从整体破坏向局部破坏转变；最后利用一维无量纲数Φ和二维无量纲数（Φ， βΦβ）分别对破坏模式的分布情况进行了分析，得到了一维和二维的破坏模式分布图以及经验预测公式，可为近距爆炸时舱壁的毁伤模式快速预测提供参考。

关键词：近距爆炸板架结构毁伤模式无量纲数

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固体推进剂断裂与裂纹扩展研究进展

火炸药学报 2024年

作者：刘瀚文付小龙王江宁石拉孟赛钦西安近代化学研究所

总结了固体推进剂断裂特性的影响因素，对固体推进剂断裂性能及裂纹扩展的研究进展进行了综述；介绍了模拟推进剂断裂及裂纹扩展等过程的常见数值仿真方法；对固体推进剂断裂的研究方向和发展趋势进行了展望，认为考虑热力耦合影响因素... 详细信息

总结了固体推进剂断裂特性的影响因素，对固体推进剂断裂性能及裂纹扩展的研究进展进行了综述；介绍了模拟推进剂断裂及裂纹扩展等过程的常见数值仿真方法；对固体推进剂断裂的研究方向和发展趋势进行了展望，认为考虑热力耦合影响因素的动态断裂研究、燃烧环境下的断裂性能研究、实现动态加载下全过程的实时细观观测和数值仿真方法的更新是未来固体推进剂断裂与裂纹扩展研究的重点。附参考文献75篇。

关键词：固体推进剂断裂特性裂纹扩展数值仿真

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Al/PTFE复合材料的研究进展

化工新型材料 2024年

作者：张为鹏郭惠丽付改侠刘刚伟任新联胡宏伟西安近代化学研究所

系统综述了铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）复合材料的研究进展。就复合材料的动态力学性能而言，应变率越大，强度越高；复合材料中Al含量增加，弹性模量和屈服强度随之增加；温度升高，复合材料韧性增加，但动态压缩强度降低；铁粉、镍粉、... 详细信息

系统综述了铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）复合材料的研究进展。就复合材料的动态力学性能而言，应变率越大，强度越高；复合材料中Al含量增加，弹性模量和屈服强度随之增加；温度升高，复合材料韧性增加，但动态压缩强度降低；铁粉、镍粉、钨粉、氧化铜、氢化钛、氢化锆等可以提高Al/PTFE复合材料的抗压强度。就复合材料的热性能而言，Al/n-PTFE的放热量远高于其他铝热剂，且纳米级铝粉与PTFE的反应性优于微米级铝粉。就复合材料的点火和燃烧性能而言，复合材料中PTFE的质量含量约35%时，燃烧压力最高，燃烧时间最短，中心火焰温度也最高；限域空心结构的复合材料样品燃烧优于实心、空心、核壳结构的样品；氢化钛、高氯酸铵、碳纳米管具有一定的助燃作用。就复合材料的冲击反应性能而言，加载应变率越高，材料反应延迟时间越小，反应越剧烈，且纳米级铝粉反应性和反应程度优于微米级铝粉；添加氧化物（三氧化铋、氧化铜、三氧化钼和三氧化铁）可以调节材料的能量释放特性。就复合材料的反应完全性而言，其作为弹丸发射速率越高，反应越完全；铝粉含量对反应完全性有非常显著的影响；氧化铜可以提高反应的完全性。就复合材料的应用场景而言，其对靶板的毁伤效果、纵火能力、提高推进剂力学性能和燃烧效率、作为防护材料的防护效果，比传统材料都有显著提高。此研究结果预计会对火炸药行业和战斗部行业从业者有重要的参考价值。

关键词：铝/聚四氟乙烯复合材料力学性能热性能点火和燃烧性能冲击反应性反应完全性应用