火工品杂志

火工品杂志2023年第2期

• 微尺寸半导体桥电容发火特性研究

  贺 翔

  为了获得微尺寸半导体桥电容发火的特征参数与设计参数的关系，对20μm×50μm×4μm 60°的半导体桥进行了不同掺杂浓度、发火电容、发火电压及两种点火药剂下的发火试验，获得设计参数与半导体桥的特征能量、特征时间的关系。结果表明：半导体桥的发火电容值从10μF增大到68μF时，高掺杂的半导体桥/斯蒂芬酸铅的最小全发火电压为6.23~4.28V，比低掺杂的半导体桥降低了0.86~1.52V；半导体桥发生电爆所需的电能随着掺杂浓度的提高而减小，但与电压值、电容值、药剂种类无关；发生电爆所需的时间随着电容值、电压值、掺杂浓度提高而缩短；等离子体加热时间和能量随着电容值、电压值、掺杂浓度提高而增大。

• 一种金属-玻璃热失配多插针封接工艺研究

  杨 欣

  为解决隔离开关用接线端子部件在高温封接过程中玻璃炸裂及封接件气密性差等问题，采用不锈钢真空-正压封接工艺对不锈钢固定板和7对接线端子进行玻璃封接，研究了封接玻璃及工艺参数对封接件绝缘性及气密性的影响；并对封接模具进行了改进设计以控制接线端子的相对位置，通过试验对工艺参数和模具设计进行了验证。结果表明：采用高真空退火炉、TF-5玻璃，以及基于固定薄片结构的封接模具，在烧结温度为1 000℃（保温18min）、退火温度为550 ℃（保温15min）、氮气保护条件下，所得封接件的外观、绝缘性及气密性均满足使用要求。

• 高温载荷作用下云爆装置的温度应力分析

  何 超

  为研究高温环境对云爆装置性能的影响，利用有限元方法对高温载荷作用下云爆装置的温度应力进行了数值模拟，分析云爆装置温度及应力分布状态以及随时间的变化规律，研究了衬层对装药热应力的影响，并进行了试验验证。结果表明：针对本文中直径120mm的云爆装置，向壳体施加70℃温度载荷后，装药升温过程所需时长为1 800s，随时间增加，装药及壳体热应力呈现“快速增长-增长放缓-趋于稳定”的变化过程，且装药及壳体最大应力值均小于其屈服极限；装药内部热应力呈现边缘大于中心的分布规律，增加衬层有利于降低装药热应力。

• 一种W形药型罩的数值模拟及侵彻性能研究

  张 婧

  为增强药型罩射流的侵彻能力，设计了一种W形药型罩，采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件，分别对W形药型罩和锥角药型罩的射流形成过程以及侵彻性能进行了数值模拟，分析W形药型罩形成射流的过程，并对2种药型罩的模拟结果进行比较。结果表明：W形药型罩形成的射流长度比锥角药型罩提高了6.0%，头部速度提升了5.9%，侵彻深度也提高了14.3%。

• 半密闭式雷管防爆筒的设计与分析

  向贵飞

  为提高城市反恐和排爆作业中携行雷管装置的安全性和可靠性，设计一款具备便捷携行、防撞击、防静电、防电磁辐射、防热辐射等功能，且能够有效防护15发雷管爆炸的半密闭式雷管防爆筒。通过开展排爆作业危害要素分析，对半封闭式雷管防爆筒的功能及结构进行设计，并对该雷管防爆筒进行性能理论计算、爆炸作用模拟仿真和抗爆性能试验研究。研究结果表明，该型半密闭式雷管防爆筒性能达到设计目的，能够有效保护人员安全。

• 液压缓冲设计的火工分离螺母内弹道仿真

  张 威

  为研究采用液压缓冲设计的分离螺母工作过程及降冲击效果，利用经典内弹道理论构建了分离螺母工作过程仿真模型，此外，以降低分离螺母内筒运动速度为缓冲目标，进行了液压缓冲设计，并以液压反作用力方程对内弹道模型进行了反馈补偿控制，最终建立液压阻尼作用下的分离螺母内弹道模型。研究表明，缓冲设计的内筒运动速度大幅度下降，工作时间大幅度提高，验证了缓冲设计的有效性，并通过试验进行了验证。本研究为同类产品的仿真分析及缓冲设计提供了参考。

• FOX-7/BR高聚物粘结炸药热敏感性微观理论判据的模拟研究

  陶 伟

  为探究FOX-7/BR高聚物粘结炸药热敏感性的微观理论判据，基于分子动力学方法，在COMPASS力场下建立了以FOX-7（1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯）为基炸药、顺丁橡胶（BR）为粘结剂的高聚物粘结炸药（PBX）模型，对其结合能、内聚能密度、最大引发键键长随温度的变化及其径向函数分布进行了模拟。结果表明：结合能随温度升高呈不规律变化，不能作为FOX-7/BR热感度的微观理论判据；随着温度升高，内聚能密度逐渐降低，C-NO2的最大键长逐渐变长，与热感度随温度上升而敏化的规律相符，可以作为FOX-7/BR热感度的微观理论判据；BR的加入降低了FOX-7炸药感度；FOX-7与BR之间主要以氢键和强范德华力作用相结合，氢键的存在提高了FOX-7与BR的相容性。

• TKX-50点火反应温度场量值计算方法

  廖虹宇

  针对单质含能材料TKX-50点火反应过程的温度场测量，基于定标纹影法原理，搭建了透射式纹影测量系统，建立了待测温度场与折射率之间的一一映射模型，结合Abel量值计算方法反演出待测温度场分布曲线。开展了不同条件下TKX-50点火反应温度场测量实验，获得了点火反应过程的纹影图像。结果表明TKX-50点火反应过程的峰值温度最大值约为1 200 K，该方法有效实现了TKX-50点火反应过程温度场演变规律的可视化测量。

• 压强对GAP/CL-20推进剂点火燃烧及团聚 特性影响研究

  廖雪钦

  为了研究压强对GAP/CL-20高能固体推进剂点火燃烧及燃面团聚特性的影响，采用光学测量和产物收集相结合的方法对在不同压强（0.1，1.0，2.0MPa）下点火燃烧的推进剂的点火燃烧特性参数、团聚过程、凝聚相燃烧产物的理化特性等进行全面而系统的分析。结果表明：在实验工况范围内，随着压强增大，推进剂的点火延迟时间和自维持燃烧时间缩短，燃速和最大燃烧温度增大；随着压强升高，其对推进剂点火燃烧特性参数的影响减弱；实验中还观察到了铝颗粒在燃面团聚的全过程，典型团聚物主要包括液态铝、扩散火焰和氧化帽等结构；当压强为0.1MPa时，凝聚相燃烧产物中有较多珊瑚状团聚物，随着压强升高，凝聚相燃烧产物的的平均粒径减小，而大粒径团聚物的粒径变大。 。

• 喷火油料表观粘度特性及凝油机理研究

  张清华

  为探究喷火油料凝胶形成的基本机制，基于精制直馏油分、二异辛酸铝及二甲酚的复配体系，测试了不同凝油剂配比条件下油料凝胶的表观粘度特性，通过原子力显微镜（AFM）对喷火油料凝胶的微观形貌进行表征，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）研究了油料凝胶的分子作用机制。研究结果表明：二异辛酸铅含量越高，凝胶的表观粘度也越高，较初始表观粘度的下降值减小；二异辛酸铝分子在非极性溶剂体系中通过氢键形成致密的网状结构，使得非极性溶剂分子的运动被限制，进而形成油料凝胶。

• 可膨胀石墨对AP/HTPB药剂红外性能影响研究

  卢羿名

  为了提高AP/HTPB药剂红外辐射能量并调节红外光谱，使用化学氧化法制备了几种不同插层的可膨胀石墨，将不同插层的可膨胀石墨分别添加到AP/HTPB药剂中制成药柱样品，借助SR 5000N型红外辐射计与FLIR红外热像仪对样品的燃烧辐射性能进行测试研究。结果表明：不同插层可膨胀石墨均可显著提高AP/HTPB样品的红外辐射性能，以高氯酸与乙酸混酸为插层的可膨胀石墨对样品红外性能的提升效果最明显，近红外(1.29~3.00 μm)辐射能量提升383 %，中红外(3~5 μm)辐射能量提升50 %，远红外(8~14 μm)辐射能量提升284 %，可膨胀石墨有效调节了红外光谱。

• AlH3晶型控制与性能研究

  关智航

  为研究制备工艺条件对三氢化铝（AlH3）的晶型及性能的影响，采用LiAlH4还原AlCl3合成AlH3乙醚络合物，通过控制AlH3乙醚络合物的结晶条件制备了α、γ、α′ 3种不同晶型的AlH3，并采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及差示扫描量热法（DSC）对3种晶型AlH3的晶体形貌、热稳定性和安全性能进行了测试。结果表明：所制备的AlH3样品颗粒均匀、形貌完整；α-AlH3晶型纯度高，热稳定性和安全性相对较好。

• 贮存时间对硅系延期药延期性能的影响

  张亮亮

  为探究贮存时间对硅系延期药延期时间的影响，通过正交试验研究了硅粉、硅系延期药和延期发火件在自然条件下贮存一定时间后发火件延期性能的变化，并分析其原因。研究结果表明：在装压药参数相同情况下，硅粉贮存时间是影响发火件延期性能的主要因素；延期药和发火件的自然贮存时间都对发火件的延期性能影响不大；获得自然贮存时间的最佳组合为：硅粉贮存时间18个月，制备的延期药贮存6个月，装配的发火件贮存1个月，该贮存条件下的延期性能最好。

• 喷嘴直径对喷雾干燥制备CL-20雾化特性的影响

  张彦奇

  为研究喷嘴直径对喷雾干燥制备CL-20雾化特性的影响，采用CFD软件模拟研究了不同喷嘴直径下的液滴停留时间、喷雾高度、塔内速度、温度和丙酮蒸汽含量。结果表明：随着喷嘴直径增加，达到相同喷雾高度所需雾化时间增加。当喷嘴直径在0.5～1.4 mm时，中心轴线上温度随轴向距离增加而升高；当喷嘴直径为2.0 mm时，中心轴线上温度先降低后升高。中心轴线上速度随喷嘴直径增大和轴向距离增加而降低。中心轴线上丙酮蒸汽含量分布与温度分布呈相反趋势。在距喷嘴出口200，400，600 mm截面上，温度呈中心低边缘高分布，速度和丙酮蒸汽含量呈中心高边缘低分布。当喷嘴直径为0.5 mm时，塔内速度最大为53.66 m·s-1，丙酮蒸汽含量最高为23.41%。

• 封闭支管条件下ABC干粉抑爆机制研究

  段 征

  为研究不同封闭支管位置下瓦斯爆炸火焰传播规律以及ABC干粉的抑爆机制，在3 000 mm长的管道中进行瓦斯抑爆试验研究。结果表明：设置支管时，爆炸冲击波在支管端口及支管分岔处作用显著，火焰在支管管壁及支管分岔处湍流化倾向明显，火焰传播平均速度较无支管时更快，爆炸超压更大；封闭支管距离泄爆口越远，支管内冲入的火焰越多，火焰传播速度越快，爆炸超压越大；设置支管时，支管附近的ABC干粉与火焰的接触面积增大，接触时间增加，ABC干粉的利用率提高，对瓦斯的抑爆效果更优。

• 小孔排距网路中数码电子雷管的易损因素探究

  章彬彬

  为探究小孔排距网路中数码电子雷管的易损因素，通过发火-瞎火试验对比研究了经霍普金森杆冲击的数码电子雷管和普通导爆管雷管的抗冲击性；基于井巷小断面经典工况、ALE和Lagraner算法模型构建了数码电子雷管小孔排距网路工况模型，采用LS-DYNA软件对起爆点分别位于药柱中部和底部的爆炸历程和应力分布进行了模拟。结果表明：导致数码电子雷管在小孔排距网路中易损坏的主要因素是其电子控制模块抗冲击能力弱，通电后电子控制模块的抗冲击能力降低至通电前的2/5～1/2；将后爆炮孔的数码电子雷管置于前爆炮孔的适当位置，能有效降低其受到的冲击。