火工品杂志

火工品杂志2025年第3期

• SiC粒径对SiC半导体点火电嘴材料性能的影响

  宋 羽

  针对航空发动机高温热振、冷热循环、油气腐蚀的极端服役环境，以SiC为导电相，Al2O3和ZrO2为绝缘相，自合成的复合稀土氧化物为烧结助剂，通过凝胶注模成型-高温液相烧结制备了新型SiC点火材料，系统研究了SiC粒径大小对点火材料微观结构和性能的影响规律。结果表明：随着SiC粒径从0.5 μm增至11 μm，点火材料致密度从88.32%升至92.71%；抗弯强度先上升后下降；导热系数从18.53 W·m-1·K-1增至27.56 W·m-1·K-1；体电阻率从1 408.55 MΩ·cm降至2.98 MΩ·cm。在一定点火条件下，点火电压随SiC粒径增大而减小，峰值电流和点火能量基本稳定。含11 μm SiC的点火材料在1 mm点火间隙下的平均点火电压为1 170 V，峰值电流为40 mA，点火能量为20 mJ。本研究为航空发动机用SiC点火电嘴提供了新型材料设计思路和制备方法。

• 新型硼化镁基点火药的点火与燃烧性能研究

  黄 前

  为改善硼/硝酸钾点火药（BPN）中硼点火困难、反应性低和燃烧效率低等问题，采用筛分法制备了新型硼化镁基点火药，并对其形貌、晶形、热化学行为等进行了表征和测试。结果表明：新型硼化镁基点火药具备良好的燃烧性能，相比BPN点火药，其燃烧时间缩短了39.3%，燃烧温度提高了39.6%，热释放提高了146.9%，反应温度降低了23.9 ℃，燃烧产物中固相产物高于BPN点火药。

• Al/PTFE/AlH3活性材料的制备及性能研究

  邢逸凡

  本研究旨在探讨AlH3对Al/PTFE活性材料微观结构及宏观性能的影响，遴选最优组分配比及制备方法，以进一步提升活性材料的综合毁伤效能及引燃性能。通过粉末混合和冷压成型工艺，制备出4种不同配比的Al/PTFE/AlH3活性材料，并对其微观组织、元素分布、静态力学性能和终点毁伤能力进行了系统研究。研究结果显示，所制备的活性材料各组分分布均匀，基体材料能有效包覆金属颗粒，从而确保了材料的强度及均匀性。随着AlH3含量的增加，该材料的屈服强度及弹性模量均呈现先上升后下降的趋势。在弹道枪加载试验中，当AlH3质量分数达到21%时，活性材料的平均弹孔毁伤面积和平均准静态压力达到最大值，显示出最佳的综合毁伤效能。

• Al/HMX复合含能材料的激光点火和燃烧性能研究

  张亚杰

  为了研究Al粉和HMX复合含能材料的激光点火和燃烧性能，构建了1套激光点火测试系统，制备出6种不同组份配比的Al/HMX复合含能材料。通过该系统对所制备的含能材料的激光点火延迟时间和燃烧速度进行了测试，以点火阈值和燃速为依据优选出最佳组份配比为wAl∶wHMX=65∶35。进一步研究了装药密度为1.1~1.5 g·cm-3和808，976，1 070 nm 3种激光波长对性能的影响。结果表明：装药密度对点火阈值和燃速均有影响，装药密度为1.2 g·cm-3时点火阈值最小，为0.43 J，装药密度为1.3 g·cm-3时燃速最快，为0.41 m·s-1；激光波长对点火阈值的影响显著，激光波长为976 nm时点火阈值最小，为0.25 J，而激光波长对燃速无影响。

• 2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇对高氯酸铵 吸湿性能的影响

  李广乐

  为了降低高氯酸铵的吸湿性，采用含有羟基和硝基的脂肪族化合物（2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇，BHDB）对高氯酸铵进行包覆改性，研究了BHDB对高氯酸铵热分解历程、晶型、粒径、微观结构以及吸湿性的影响。结果表明，随着BHDB的加入，高氯酸铵的低温分解温度和高温分解温度降低，晶型未发生改变，表面变得光滑，吸湿性得到了改善。

• 密度对含铝PBX炸药动态压缩力学行为及点火特性的影响研究

  赵 东

  为研究密度对含铝PBX炸药动态压缩力学行为和点火特性的影响，使用万能材料试验机、分离式霍普金森压杆和落锤对不同密度的样品进行了准静态与动态加载试验，获取了在不同应变率下的应力——应变曲线和临界点火阈值。基于粘弹性统计裂纹本构模型（Visco-SCRAM）进行了数值模拟，分析了不同密度含铝PBX炸药内部力学响应。结果表明：该含铝PBX炸药峰值应力和弹性模量随密度的增加而增大，增大程度随应变率的提高而降低。在准静态下，峰值处应变随密度的增加而增大，但动态条件下无明显变化规律。落锤试验显示，炸药未发生反应的最大应力及落高均随密度的增大先降低后上升，与模拟结果一致。研究揭示了低密度和高密度样品点火特性的主要影响因素分别是力学性能和装药初始损伤。

• 基于TRIZ理论的训练用发烟设备的创新设计研究

  王芳兰

  针对近距离战斗训练系统中发烟设备存在的安全和精确释放烟雾问题，采用TRIZ理论进行了创新性设计研究。通过九屏幕法、完备性法则和因果链分析方法对现有发烟技术进行系统分析，识别关键问题，并运用物理矛盾分析方法探索解决方案。根据解决方案提出了一种新型发烟设备的设计方案，该方案基于空间和时间分离原理，通过电子点火和无线遥控技术，实现了发烟时长和烟雾量的精确控制。功能测试结果表明，新型发烟设备满足近距离战斗训练系统的各项性能要求，能够提供遮蔽、迷盲和干扰效果，有效提升了训练环境的真实性和训练效果。

• 非设计工况下斜切喷管流场与推力特性的数值模拟研究

  杨甲甲

  针对非设计工况对斜切喷管性能的影响，采用基于雷诺时均的稳态N-S方程进行斜切喷管流场的数值仿真模拟，并计算了推力特性。研究中引入归一化工作压力，以量化喷管偏离设计工况的程度。结果表明：斜切喷管出口的燃气流动具有显著的三维特性；在低工作压力下，喷管扩张段壁面的燃气压力低于1.013×105 Pa，导致流动分离，对喷管产生负的侧向推力，且在归一化工作压力0.3时，负侧向推力最大达到-38.6 N；轴向推力系数随工作压力的增加而增大，但增长趋势逐渐减缓，以轴向推力输出为主的斜切喷管在归一化压力为0.7~1.5时具有较高的推力效率；侧向推力系数与工作压力具有更强的正相关性，提高工作压力能够有效增大侧向推力。

• 锆基非晶合金含能射流大炸高形态与毁伤性能试验研究

  崔 平

  通过静爆与X光成像试验相结合的方法，研究了锆基非晶合金射流大炸高条件下的形态演变及对45#钢靶的毁伤性能，并与铜射流进行了对比。试验结果表明，炸高对锆基非晶合金射流的毁伤性能具有显著影响，6.0 CD炸高条件下，锆基非晶合金射流对钢靶的平均穿深仅为铜射流的16%；而在21.0 CD炸高条件下，锆基非晶合金射流无法形成单一有效穿孔，对靶板毁伤形式为侵蚀孔群。此外，锆基非晶合金射流在侵彻过程中发生明显的燃爆释能反应，导致穿孔面积增大，但对侵彻深度产生不利影响。

• 活性破片对装甲钢屏蔽油箱穿透引燃效应试验研究

  张 鹏

  为了研究活性破片对装甲钢屏蔽间隔油箱结构穿透引燃后效与毁伤效应，通过采用12.7 mm口径弹道枪发射破片，并结合高速摄像机记录撞击目标的试验方法，得到了活性破片对前置6 mm厚装甲钢板的弹道极限V50及其失效模式，以及侵爆钢板穿燃油箱的演化过程、燃烧状态与机制。试验结果表明，活性破片对前置装甲钢板的弹道极限V50为752 m?s-1，对屏蔽油箱引燃且持续燃烧的速度阈值为774 m?s-1。在临界速度下，引燃过程可分为碰撞激活、穿燃油箱、油箱喷火3个阶段。随着撞击速度的增加，钢板扩孔现象、油箱破坏与引燃程度均呈现出加剧的趋势。

• 微起爆器脚-脚静电失效概率计算方法研究

  刘 卫

  为预测微起爆器在静电意外刺激下的失效概率，指导抗静电设计，建立了微起爆器脚-脚间静电失效概率计算方法和模型，利用试验数据对建立的失效模型进行了验证，模型计算结果与试验测试结果之间的误差均小于10%，证明了模型的相对准确性和可靠性。在此基础上，计算了微起爆器失效概率与换能元宽度和厚度之间的变化规律，并给出了部分典型换能元设计参数。研究结果表明：在25 kV、5 000 Ω、500 pF的静电加载条件下，要使换能元失效概率小于0.1%，当NiCr换能元长度为100 μm、厚度为0.9 μm，则宽度应该大于150 μm；当NiCr换能元长度为100 μm、宽度为100 μm，则厚度应该大于3.0 μm。上述研究结果对微起爆器抗静电设计具有重要指导意义。

• 半导体桥电起爆器桥路抗静电加固技术研究

  王者军

  为提升半导体桥电起爆器的桥路抗静电性能，开展了半导体桥桥路抗静电失效分析，基于瞬态电压抑制器对静电的防护原理，设计了桥路并联TVS二极管的抗静电电极塞结构，确定了电起爆器桥路的抗静电加固结构。通过半导体桥桥路并联不同箝位电压的TVS二极管，进行了抗静电、输出电压以及桥路分压试验，确定了箝位电压参数，可确保电起爆器发火性能不受影响。抗静电试验结果表明，并联TVS二极管的电起爆器桥路能够满足25 kV/ 500 pF/500 Ω的抗静电性能要求，且具有一定的安全裕度。

• 涂药式作动器耐过载性能研究

  王天宝

  针对某作动器在环境试验后出现的瞎火问题，开展了原因分析及故障验证，认为作动器瞎火的主要原因是发火部件涂药结构强度不足，在高过载环境下导致点火药与桥丝分离。针对分析的原因，采取了将粘合剂优化为硝基漆、采用两次涂药按压工艺和药剂表面涂覆防护漆3个改进措施，并通过分项对比试验及综合措施试验进行验证。结果表明采取的改进措施可显著提高点火药涂药结构的强度，解决了发火部件涂药脱落的问题，并提升了作动器的抗过载性能。此外，对改进后的作动器进行了发火感度和安全电流感度的验证，试验结果表明改进后的作动器在感度上具有一定的裕度，能够满足产品可靠发火和安全性要求。

• 基于管壳体缩径成型工艺参数的正交优化分析

  李红军

  针对薄壁管类零件在冷挤压缩径成型过程中出现的缺陷问题，利用ANSYS软件建立缩径工艺的有限元模型，选取外径 6.3 mm、壁厚为0.20 mm的小尺寸薄壁管进行数值模拟分析。通过分析管壳体外壁的应力及应力分布规律，探讨了管壳体厚度、推环进给速度和模具压力角对管壳体表面成型的影响。基于正交实验方法评估了不同工艺参数对成型质量影响的显著性及参数优化。结果表明：对电子雷管缩径工艺成型质量的影响从高到低依次为：等效应力方面，压力角、管壳体厚度、进给速度；等效应变方面，进给速度、管壳体厚度、压力角。当模具压力角为12.5°、推环进给速度为6 mm·s-1、管壳体厚度为0.20 mm时，管壳体缩径质量最佳。与现有方案相比，本研究改善了材料流动的均匀性，并显著降低了等效应变和等效应力，分别降低0.46和79.88 MPa。

• Fluent仿真在优化HMX基微球微流控制备工艺中的应用

  张灏哲

  本研究通过Fluent软件仿真优化了微流控法制备HMX基微球的实验工艺参数。通过设定连续相与分散相的相关参数，分析了连续相流速、分散相流速和分散相粘度对HMX基液滴生成的直径与形貌的影响。仿真结果显示，当分散相流速为0.01 m·s-1且连续相流速大于0.015 m·s-1时，液滴开始呈现球形。连续相流速从0.030 m·s-1增加到0.035 m·s-1，液滴直径显著减小。当连续相流速超过0.07 m·s-1时，液滴直径趋于稳定。分散相流速的变化趋势表明，在达到特定流速条件后，可以稳定生成粒径较小且均一的液滴。将连续相流速设定在0.07 ~ 0.10 m·s-1之间，分散相粘度设定在0.10~ 0.25 Pa·s之间，可制备出符合预期的HMX基微球产物。

• TATOT的高效液相色谱法测试条件研究

  王皓一

  本研究采用高效液相色谱法（HPLC），建立了发射药中3,6,7-三氨基-7H-[1,2,4]三唑并[4,3-b][1,2,4]三唑（TATOT）含量的测定方法。分析采用C18色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），以水和乙腈的混合液（V水∶V乙晴=9∶1）作为流动相，检测波长设定为210 nm，流速为1.8 mL·min-1，柱温为40 ℃，进样体积为1 μL。研究结果表明：该方法可以在5 min内完成混合物溶液中的TATOT含量的测定，其相关系数为0.997 44，显示良好的线性关系。此外，该方法的回收率为98.3% ~103.2 %，含量测试的相对误差和相对标准偏差均小于2%，具有操作简便、快速、处理过程简单以及测量准确性高的特点以及良好的重复性。

• 环保型含氟水成膜泡沫灭火剂的制备

  周 仪

  为开发环境友好的氟碳表面活性剂，以八氟戊醇为原料设计并合成了一种多短氟链阴离子表面活性剂1,3-双八氟戊氧基乙酸钠(OFPB)。采用红外光谱、核磁氢谱和核磁碳谱对中间体和产物进行了表征，并测试了OFPB的表面活性。测试结果显示，OFPB的临界胶束浓度为 28.18 mmol·L-1，对应的表面张力为 23.53 mN·m-1。将 OFPB 与烃类表面活性剂（APG）、添加剂（黄原胶，三乙醇胺）复配，制备出水成膜泡沫灭火剂（AFFF），配方为：5%OFPB，6%APG，0.3%三乙醇胺，0.2%黄原胶，5%乙二醇，5%正丁醇和78.5%水。该配方的AFFF发泡倍数为 27 倍，25%析液时间为 178 s，强施放方式灭火时间为 20 s。

• 煤矿巷道中分岔管道瓦斯爆炸特性研究

  苗常盛

  为探究煤矿巷道中分岔管道瓦斯爆炸特性，在T型、L型和直管道3种管道中，测试了瓦斯火焰阵面的冲击波超压和传播速度。试验结果表明：在T型和L型管道中，瓦斯火焰在拐角前传播速度缓慢加快；当火焰到达拐角处时，传播速度突然下降，而冲击波超压显著增加；通过拐角后，火焰传播速度和冲击波超压均迅速上升。L型管道的冲击波超压峰值和最大火焰传播速度均高于T型和直管道。此外，在T型管道中，P3端点火相较于P1端点火，其分岔处的冲击波超压更大，而火焰传播速度则较小。本研究对预防煤矿瓦斯爆炸事故以及事后应急救援工作具有重要的意义。