火工品

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• 基于正向设计理念的水下电爆炸螺栓设计与性能验证

  张 菲

  针对某水体测量装备的载荷挂载和释放需求，基于正向设计理念开展水下电爆炸螺栓设计。通过需求、功能、指标分析，确定爆炸螺栓总体结构设计方案；针对深海环境进行防腐设计和密封设计，并对其承载强度、装药量和承压强度进行了计算；基于内弹道理论和强度校核理论对爆炸螺栓输出性能进行仿真与优化；搭建水下试验平台，对爆炸螺栓密封性、发火功能、极小装药量进行试验验证。结果表明所设计的爆炸螺栓在经历20 MPa/2 h水压试验后，其密封性未降低；在 20 MPa 水压下，爆炸螺栓在规定发火电流下能够正常解锁，除预断面外其它结构无损伤；该爆炸螺栓的极小装药量为1.52 g。本研究可为规范同类产品的设计过程提供有益参考。

• 等离子体点火器在蒸汽发生器上的应用试验研究

  冯 欣

  针对航空航天地面引射装置蒸汽发生器可靠点火、快速启动、试验周期短、可操作性高等需求，开展了等离子体点火器在蒸汽发生器中的应用研究。搭建了等离子体点火器与蒸汽发生器试验系统，研究了等离子体点火器的稳态工作参数及等离子体点火方式下蒸汽发生器的工作特性。结果表明：等离子体点火器的稳定工作参数包括点火功率5～7 kW，电流50～70 A，氮气进口压力2.2～3.0 MPa，氮气流量约0.7 g?s-1，冷却水进口压力1.2 MPa，冷却水进口温度30 ℃；相较于以空气为工作介质，采用氮气可在放电点火过程中有效保护电极，一定程度上防止电极氧化烧蚀，从而提高等离子体点火器的工作可靠性；在70%低工况和全工况下，等离子体点火器均能够点燃蒸汽发生器，在液氧、酒精喷入后1 s内，蒸汽发生器燃烧室室压迅速建立，分别稳定在1.35 MPa和1.82 MPa，满足设计要求。本研究可为等离子体点火器在蒸汽发生器上的应用提供有益参考。

• 生物柴油对ANFO热性能和爆炸性能的影响研究

  贺爱平

  为探究生物柴油对铵油炸药（ANFO）热性能和爆炸性能的影响，分别以地沟油、大豆油和菜籽油为油相制备了3种生物柴油基铵油炸药样品（1#～3#样品），并与传统0#柴油基铵油炸药进行对比分析，通过电加热烘箱模拟高温炮孔环境，结合热分析仪，对其热分解及耐热性能进行了测试，并对其爆速进行了测定。结果表明：0#柴油基铵油炸药的活化能为168.31 kJ?mol-1，而1#～3#样品的活化能分别为178.14，162.19，150.78 kJ?mol-1，其中，1#样品的活化能高于0#柴油基样品，表明其耐热性能更优；0#柴油基铵油炸药的爆速为2 687 m?s-1，1#～3#样品的爆速分别为2 723，3 058，3 193 m?s-1，与0#柴油基样品差异不大；在270 ℃和245 ℃下，1#样品出现放热峰的时间分别较0#柴油基炸药滞后420 s和720 s，且在220 ℃下未发生明显分解，进一步证明其具备更优的耐热性能。本研究可为耐热型铵油炸药配方设计提供参考。

• 生物柴油/正丁醇纳米流体液滴蒸发与微爆特性研究

  闫林鹏

  为探究生物柴油/正丁醇纳米流体燃料的液滴蒸发与微爆特性，通过实验研究了不同温度与纳米TiO2颗粒浓度条件下混合液滴的蒸发过程及微爆行为，分析了纳米颗粒浓度对混合液滴蒸发速率、微爆强度、微爆发生时间（MOT）及延迟时间等参数的影响，并对其微爆机理进行了探讨。结果表明：MOT受纳米颗粒浓度影响显著。纳米颗粒浓度为0.01%的液滴MOT集中分布于蒸发初期，而不含纳米颗粒的液滴MOT则集中于蒸发后期，表明纳米颗粒含量越高，微爆发生越早。随着纳米颗粒浓度的增加，液滴的微爆强度与蒸发速率均呈现先增大后减小的趋势，微爆延迟时间则先缩短后延长。纳米颗粒浓度为0.01%时，液滴表现出最佳的微爆强度、最大蒸发速率及最短微爆延迟时间。基于上述实验现象，提出了适用于含纳米颗粒的宽沸点燃料混合液滴的蒸发与微爆机理。

• 废机油型多孔粒状铵油炸药性能及应用研究

  王林剑

  为研究废机油型多孔粒状铵油炸药的综合性能及应用效果，分别采用废机油、柴油与多孔粒状硝酸铵制备了废机油型、柴油型铵油炸药，通过试验对其热性能、储存稳定性、爆速及爆破效果进行了对比研究，并对其经济效益进行了分析。结果表明：多孔粒状硝酸铵与废机油的最佳配比为94.5∶5.5；废机油型铵油炸药在242 ℃时发生热分解且反应完全，表现出良好的热稳定性；废机油型铵油炸药的储存稳定性优于柴油型铵油炸药，更适合长期储存；废机油型铵油炸药的爆速为2 614 m?s-1，与柴油型铵油炸药相近，爆轰性能相似；废机油型铵油炸药的岩石破碎效果显著，块度分布均匀，满足挖运要求。

• MgB2/KNO3薄膜烟火药低压燃烧性能研究

  刘 洋

  为提升Mg/KNO3（MPN）烟火药在低压环境下的燃烧性能，采用二硼化镁（MgB2）部分替代镁粉，通过热压成型工艺制备了MgB2/KNO3（MBPN）薄膜烟火药，并系统研究了其在低压环境中的燃烧特性、红外辐射性能及热分解行为。结果表明：在常压（101 kPa）和低压（20 kPa）下，MBPN薄膜的质量燃速较MPN体系分别提高了235%和187%，其燃烧温度分别较MPN体系提高了120.2 ℃和174.7 ℃。MBPN的起始反应温度为402 ℃，较MPN体系（425 ℃）降低了23 ℃。此外，MBPN在3～5 μm和8～14 μm波段的红外辐射强度分别达到75.98 W?Sr-1和10.80 W?Sr-1，较MPN体系提高了91%和247%，表明其在红外诱饵等领域具有良好的应用潜力。

• 超声辅助气动浸渍法制备RDX微球及其性能研究

  张泽军

  为改善亚微米级球形RDX的规模化制备技术，以提升其形貌均匀性、热稳定性及安全性，采用超声辅助气动浸渍重结晶（PIR）法制备亚微米球形RDX，通过SEM、XRD对其进行表征，研究了溶剂种类及喷头浸没深度对RDX形貌与粒径的影响，并对其热分解性能和机械感度进行了测试。结果表明：以二甲基亚砜（DMSO）为溶剂、去离子水为非溶剂、浸没深度为5 mm时，制备的RDX颗粒呈球形，表面光滑，平均粒径为0.675 μm，与传统喷雾重结晶法相比，其粒度更小、分布更窄、颗粒更圆润；XRD分析显示，PIR处理未改变RDX的晶型；与原料RDX相比，PIR处理所得RDX的表观活化能提高了53.35 kJ?mol-1，热爆炸临界温度降低了28.39 ℃，特性落高（H50）提高了29.9 cm，爆炸概率降低了35%。PIR法能够制备出形貌均匀、热稳定性较高且机械感度较低的亚微米球形RDX。

• 燃烧型OC催泪弹主装药的多地域环境适应性及效能评价

  翟浩龙

  为系统评估某燃烧型OC催泪弹主装药在不同海拔地域的环境适应性与综合效能，并为其配方优选提供依据，通过模拟不同O2浓度的密闭空间，并结合西安、昆明、阿坝3个典型海拔地区的野外试验，系统测试了4种配方样弹的起燃时间、发烟时长及烟雾扩散速度等关键参数。在此基础上，引入高斯烟羽扩散模型，利用Python软件仿真分析了各样弹的烟雾扩散行为与有效覆盖范围。结果表明：NP5配方在低氧与高海拔环境下均表现出最优的综合性能，其OC有效利用率最高、烟雾扩散速度最快，有效覆盖面积较基础配方（P3）提升约20%。本研究建立了一套燃烧型催泪弹主装药效能评价方法，为该类装备的配方优化与实战化应用提供了理论支撑与技术参考。

• 基于凝胶渗透色谱测定固体推进剂中游离IPDI含量

  刘海亮

  为准确测定端羟基聚丁二烯/异佛尔酮二异氰酸酯（HTPB/IPDI）固体推进剂中的游离IPDI含量，采用衍生化法，以2, 4, 6-三甲基苯胺为试剂，将游离IPDI转化为具有强紫外吸收的衍生物；利用凝胶渗透色谱（GPC）分离衍生化产物与推进剂基体组分，结合紫外检测器（UV）进行定量分析。结果表明：测试得到的标准工作曲线线性良好（相关系数R2=0.999 6），IPDI衍生物的最低检测限（信噪比S/N≥2）为90 ng?mL-1，检测灵敏度高。在选定的测试条件下，推进剂中常见组分（KZ、AP、Al）对测定无显著干扰，加标回收率为98%～102%。应用该方法研究固化过程发现，涂覆于衬层表面的HTPB/IPDI推进剂，其游离IPDI含量下降速率显著快于单独固化的推进剂，证实了推进剂/衬层界面区域存在IPDI的异常消耗。

• 基于DVS和CA的粉状乳化炸药吸湿性研究

  付恩发

  为深入探究粉状乳化炸药的吸湿性及其机理，采用动态蒸汽吸附仪（DVS）与水接触角测定仪（CA）研究了粉状乳化炸药在不同湿度（0%～95% RH）环境下的吸湿行为及其与微观结构之间的关联。结果表明：粉状乳化炸药表面呈现较强的疏水特性，其水接触角大于129 °，因此在低湿度条件（≤40% RH）下表现出较好的抗吸湿能力；然而随着环境湿度升高，吸湿速率显著加快，在95% RH时达到24.99%。吸湿过程可分为两个阶段：在较低湿度下以表面吸附为主，与硝酸铵表面的亲水基团密切相关；当湿度较高时，材料内部的多孔结构引发毛细管冷凝与体吸收，导致吸湿量急剧上升。基于此，进一步提出了添加无机盐助剂、对硝酸铵进行表面改性以及优化储存温湿度环境等抗吸湿策略。本研究可为耐湿型粉状乳化炸药的配方设计和工艺改进提供试验依据和理论参考。