火工品杂志

火工品杂志2021年第5期

• 异形电桥发火单元温升特性的数值研究

  齐雅松

  为了探索恒流激励下异形电桥火工品发火单元的温升特性，利用ANSYS对发火单元的温度分布进行了模拟，通过红外热波分析实验验证了仿真结果，并分析了电桥结构和散热片材料对发火单元温度分布的影响规律。结果表明：异形电桥能够兼顾集热和散热的设计需求，并且药剂表面与电桥集热区接触处温度最高；电桥结构对其安全性和发火可靠性都有显著影响；散热片材料只对其安全性有显著影响。

• 钝感氮化钽桥膜换能元制备研究

  任小明

  为满足钝感起爆/点火的需求，采用氮化钽作为换能元桥区材料，在桥区结构、参数设计的基础上，对剥离、溅射和热处理等关键工艺进行了研究。参照国家军用标准GJB 5309.10-2004，对制作完成的氮化钽桥膜换能元的不发火电流、发火电流进行了测试。结果表明，采用多次间隔溅射和热处理等工艺，实现了氮化钽桥膜换能元桥区的厚膜图形化，并且氮化钽换能元可实现直流3A9W5min不发火、直流5A发火。

• 抛撒结构对FAE燃料抛撒影响的试验研究

  何 超

  为探讨中心抛撒结构和复合抛撒结构对燃料抛撒的影响，通过80kg级FAE燃料抛撒试验，获取了两种抛撒结构下的燃料扩散特性及云雾参数。结果表明：与中心抛撒结构相比，采用复合抛撒结构时云雾形态更优，云雾直径较前者增益10.6%～14.6%，云雾厚度较前者减小18.8%～27.0%，云雾平均浓度与前者相当；复合抛撒结构端部抛撒药与中心抛撒药的质量比对抛撒产生一定影响，针对本文中的试验装置，其最佳质量比在18%左右。

• 某机载爆炸螺栓的振动疲劳寿命分析方法研究

  常英珂

  针对某机载爆炸螺栓在实验中出现的振动疲劳断裂问题，以该爆炸螺栓的实际结构和使用工况为研究对象，采用频域法对振动疲劳寿命进行了计算与评估，得出了适用于该工况下爆炸螺栓的振动疲劳寿命计算模型。将计算结果与随机振动实验结果进行对比，结果表明频域Dirlik法计算结果更接近实验结果，计算误差在50%以内，因此，Dirlik法可用于该工况下爆炸螺栓的振动疲劳寿命计算。

• 一种反射增强型起爆结构的数值模拟研究

  郭洪卫

  采用动力学软件AUTODYN-2D模拟了一种反射增强型起爆结构和普通起爆结构的爆轰波传播、反射、碰撞、成长以致最后起爆主装药的过程。用Lee-Tarver点火增长模型来描述传爆药爆轰后引起不敏感主装药的反应程度和爆轰情况，以主装药中的冲击压力值、反应度（ALPHA）、主装药完全起爆的时间和距离等作为衡量参数，对比了两种起爆结构的输出能量和起爆能力，探索了反射筒的直径和高度对反射增强型起爆结构起爆能力的影响。数值模拟结果验证了基于爆轰波反射和叠加的反射增强型起爆结构的原理正确性，并提出了反射筒结构的设计原则。

• 起爆环半径对三层串联药型罩成型影响数值模拟

  何志杰

  为了探究起爆环半径大小对三层串联药型罩成型特征参数的影响规律，通过在同一圆周上设置多个起爆点的方式近似代替环形起爆，借助AUTODYN软件进行数值模拟，对比不同起爆环半径下侵彻体的动能和长径比。数值仿真结果表明：与单点起爆相比，环形起爆可以增加侵彻体的总动能和长径比，且起爆环半径的改变仅对外罩动能的影响较大；当起爆环相对半径值处于0.50~0.67时，可实现3个随进串联EFP侵彻体转换为1个细长的聚能杆式侵彻体；当起爆环相对半径值超过0.81时，侵彻体出现断裂趋势且总动能逐渐下降。

• EFP战斗部毁伤效应研究

  武天宇

  为了研究EFP战斗部结构对其毁伤效应的影响，从侵彻效应和靶后破片效应两个方面进行分析。首先，基于A-T侵彻模型对侵彻深度经验公式进行改进以及数值分析；然后，使用SPH算法，结合AUTODYN仿真软件对EFP战斗部侵彻靶板产生的靶后破片进行仿真分析，并对仿真结果进行正交分析。结果表明：EFP侵彻深度随着EFP速度和长径比的增大而增大；靶后有效破片数量随着EFP速度和EFP直径的增大而增大。

• 具有毫米波辐射的烟火药制备及性能研究

  端木凡顺

  为了探究烟火药的毫米波辐射，以乳糖/硅粉/硝酸钾为基础配方，少量碳纤维为功能添加剂，结合冷冻干燥制备工艺制备了一种稳定性较好的烟火材料，并对该种材料的燃烧及毫米波辐射性能进行测试分析。结果表明：与传统烟火药制造方法相比，通过冷冻干燥制备工艺制备的烟火药燃烧状态更加稳定；碳纤维的添加提高了烟火药的燃烧温度和毫米波辐射，当硅粉含量为10%、乳糖为30%，添加2%短切长度为1.5mm的碳纤维后，烟火药燃烧温度由770℃增高至950℃，毫米波辐射亮温由500K增高至700K。

• 喷雾干燥法制备CL-20过程的液滴雾化行为的模拟研究

  史晓澜

  为了研究喷雾干燥制备六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）过程中的液滴雾化行为，采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）进行了模拟研究，基于Realizable k-ε湍流模型和DPM离散相模型模拟不同操作条件对雾化液滴平均直径的影响规律。结果表明：以丙酮或乙酸乙酯为溶剂时，液滴雾化的最佳进料速率为1.5mL·min-1，气体流量为357 L·h-1，入口温度分别为333 K和357 K。由于CL-20在丙酮中的溶解度大于乙酸乙酯，且表面张力较小，故其液滴粒径为2.009μm，小于乙酸乙酯雾化时的粒径2.918μm。

• 真空冷冻干燥法制备烟火药对燃烧温度稳定性的影响研究

  张承琛

  为研究冷冻干燥工艺对烟火药燃烧温度稳定性的影响，在配方相同的情况下，通过实验对比分析了机械混合与冷冻干燥两种制备工艺下烟火药燃烧过程的平均温度及燃烧时间。结果表明：冷冻干燥工艺制备药剂的燃烧温度稳定性优于机械混合制备药剂；同时，相比常规的冷冻干燥制备工艺，将粘结剂与其余组分一同冷冻干燥制备得到药剂的燃烧温度稳定性差别不大，并且粘结剂一同冷干的方法在制备工艺上简化了湿混的步骤。

• NC/GAPE/CL-20含能复合纤维的静电纺丝制备研究

  翟 威

  为了探究静电纺丝工艺中不同因素对NC/GAPE/CL-20含能复合材料制备的影响，对不同溶液质量浓度、静电纺丝电压、注射速率、针头内径下制备的样品进行形貌分析，找到最佳工艺条件并对原料和最佳工艺制备的产物进行IR、XRD、DSC和机械性能测试。研究表明，最佳工艺条件为溶液质量浓度30%、静电纺丝电压14kV、注射速率5mL/h、针头内径0.51mm，在该条件下可得到形貌连续均匀的纤维；复合纤维中的CL-20晶型从原料ε-CL-20转变为β-CL-20，其放热峰提前，活性增强，安全性得到提高。

• AP-PFPE-Al复合粒子的能量及稳定性研究

  姜洪伟

  采用含氟聚醚（PFPE）为功能层包覆球形铝粉，并通过一步沉积法制备了AP-PFPE-Al复合粒子。通过扫描电子显微镜、激光粒度仪表征了复合粒子的表观形貌及粒度分布，同时通过氧弹量热仪、摩擦感度仪和差热分析仪分析了复合粒子的燃烧热、摩擦感度及热稳定性。结果表明：随着PFPE的加入，AP-PFPE-Al复合粒子表面沉积铝粉粒子减少，粒径分布更集中，表明PFPE可明显改善AP对铝粉的包覆效果；与AP-Al机械混合相比，AP-PFPE-Al复合粒子的燃烧热提高近50%，摩擦感度降低40%以上，低温分解峰延后近20℃，热分解表观活化能Ea、热爆炸临界温度Tb分别提高6.13 kJ·mol-1和20.6℃，表明复合粒子能量水平更高，稳定性更好。

• 远程配送中杂质离子对乳化基质稳定性影响及相容性研究

  聂华君

  为了探究杂质的混入对乳化基质稳定性的影响，测量了加入Fe3+、氯化钠（NaCl）和亚硝酸钠（NaNO2）的乳化基质经过高低温循环实验后各试样的析晶率，利用热重-热流（TG-DSC）联用技术对其热分解特性进行研究，计算了相应的动力学参数，并且对相容性等级进行了评价。本研究通过测试几种常见的易混入杂质对乳化基质的稳定性影响，为乳化炸药的安全应用提供理论参考价值。

• 诱饵剂发射光谱测量装置设计

  谷江鹏

  为准确测量诱饵剂在可见光波段的光谱信号，设计了一种诱饵剂发射光谱测量装置。通过环形排气结构将燃烧过程中产生的烟雾迅速排出，形成一段光谱测量区域，进而实现可见光波段光谱的准确测量。验证试验表明：该装置可以将烟雾快速排出，准确采集火焰燃烧过程并得到模拟剂发射光谱测量曲线，实现模拟剂发射光谱无干扰测量。