NC体系发射药烤燃点火的响应特性.pdf

ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００１-８３５２. ２０２１. ０１. ００７ ＮＣ 体系发射药烤燃点火的响应特性 ❋ 张邹邹 何昌辉 张 衡 赵宝明 西安近代化学研究所陕西西安，７１００６５ [摘 要] 选用制式的硝化棉ＮＣ体系发射药进行了烤燃试验，研究了 ＮＣ 体系发射药的配方组成对烤燃作用 下的自点火温度和燃烧性能的影响。 结果表明，ＮＣ 体系发射药的配方组分对烤燃响应的自点火温度和燃烧性能 影响明显，随着烤燃温度上升，ＮＣ 体系发射药烤燃响应时经历了热分解点火燃烧冲破约束强度造成剧烈响应 的过程。 单基药中 ＮＣ 的自热反应和硝胺发射药中 ＲＤＸ 的气相燃爆反应使得发射药迅速完成热分解到燃烧反应 的转变，压力增长速度较快;单基药的自点火温度约为１５７. ５ ℃，增加较低温度开始分解的 ＮＧ 和增塑剂 ＴＥＧＤＮ 提 前了发射药的自点火温度;发射药烤燃点火后，压力增长速率与发射药配方组成和弧厚有明显关系，与烤燃响应类 型和冲击压力规律相符;增加弧厚对发射药烤燃作用下的热分解无影响，降低了点火后压力的上升速率，有利于降 低发射药烤燃响应剧烈程度。 [关键词] 发射药;烤燃响应;热分解;燃烧性能 [分类号] ＴＱ５６２ ＋ . ２１ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＮＣ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ ｕｎｄｅｒ Ｃｏｏｋ-ｏｆｆ Ｔｅｓｔ ＺＨＡＮＧ Ｚｏｕｚｏｕ， ＨＥ Ｃｈａｎｇｈｕｉ， ＺＨＡＮＧ Ｈｅｎｇ， ＺＨＡＯ Ｂａｏｍｉｎｇ Ｘｉａｎ Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｓｈａａｎｘｉ Ｘｉａｎ， ７１００６５ [ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ｔｈｅ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｔｅｓｔ ｏｆ ＮＣ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ. Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＮＣ ｐｒｏ- ｐｅｌｌａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ-ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ＮＣ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｈａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｆ-ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｒｅｓｐｏｎｓｅ. Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｉｓｅ ｏｆ ｃｏｏｋ ｏｆｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｔｈｅ ＮＣ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｉｇｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ， ａｎｄ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ. Ｓｅｌｆ-ｈｅａｔｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ＮＣ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ-ｂａｓｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ａｎｄ ｇａｓ ｐｈａｓｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ＲＤＸ ｉｎ ｎｉｔｒａｍｉｎｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ. Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｇｒｏｗｔｈ ｓｐｅｅｄ ｉｓ ｆａｓｔｅｒ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｌｆ-ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍ- ｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ-ｂａｓｅｄ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｉｓ １５７. ５ ℃. Ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ＮＧ ａｎｄ ＴＥＧＤＮ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｗｈｉｃｈ ｓｔａｒｔ ｔｏ ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ ａｔ ｌｏｗｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃａｎ ａｄｖａｎｃｅ ｔｈｅ ｓｅｌｆ-ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ. Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ａｆｔｅｒ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｉｓ ｏｂ-ｖｉｏｕｓｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ａｒｃ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ， ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｗ ｏｆ ｓｈｏｃｋ ｗａｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ. Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｒｃ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｈａｓ ｎｏ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ， ｂｕｔ ｉｔ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｉｓｅ ｒａｔｅ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ. [ＫＥＹＷＯＲＤＳ] ｇｕｎ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ; ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｒｅｓｐｏｎｓｅ; ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ; ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 引言 弹药在制造、运输、储存或战场环境下容易受到 意外热刺激而发生含能材料的点火爆炸，造成严重 的事故。 因此，对弹药热易损性的研究受到了世界 各国的重视。 烤燃试验是检验和评估弹药热易损性 的重要方法，弹药的烤燃响应与其本身的许多参数 有关，响应影响因素主要由含能材料的固有性质以 及强烈依赖于样品、试验及外部条件的行为特性构 成;其中，含能材料固有性质包含了热分解性能、力 学性能、热力学性能和燃烧性能等等，机理研究十分 复杂[１-３]。 胡海波等[４]认为，含能材料的燃速-压力特性是 弹药安全性的关键内因，反映了反应强度的潜在倾 向。 对事故反应强度主导性影响因素和过程机理的 第 ５０ 卷 第 １ 期 爆 破 器 材 Ｖｏｌ. ５０ Ｎｏ. １ ２０２１ 年 ２ 月 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｅｂ. ２０２１ ❋ 收稿日期２０２０-０１-０２ 第一作者张邹邹１９７９-，女，副研究员，研究方向为发射药性能表征与评估技术。 Ｅ-ｍａｉｌ３９３４６０６４７＠ ｑｑ. ｃｏｍ 认识，有助于正确解读各类纷繁复杂的含能材料安 全性行为表现，直接从含能材料的内在属性出发，有 依据地判断不同配方或储存期限的火炸药及其装药 系统的相对事故风险，为从配方选择源头控制、间接 评估库存性能变化对安全性的影响提供有价值的参 照信息。 国外，Ｂｕｔｃｈｅｒ 等通过观察发射药在加热过程中 物理状态变化及热分解特性分析研究发射药烤燃响 应机理;俄罗斯莫斯科 Ｍｅｎｄｅｌ 化学工业大学研究整 个慢速烤燃过程中最难理解的火焰加速及爆燃转爆 轰过程[５-６]。 国内，很多学者自行研制了烤燃试验装 置对炸药、推进剂进行了温度场、响应特性以及模型 等研究，响应剧烈程度用收集到的壳体破片尺寸、数 量和壳体的变形程度衡量，也提出了炸药和推进剂 的烤燃点火机制。 郭耸等[７]将热动力学参数和 ５ ｓ 爆发点与发射药弹药烤燃响应结果的关联性进行研 究。 但尚未见到含能材料的烤燃点火燃烧引起的能 量爆发状态的相关研究。 采用自行研制的烤燃试验装置，获得发射药慢 速烤燃作用下自点火温度以及点火后压力增长曲 线，研究 ＮＣ 体系发射药在烤燃作用下热分解热 分解加速点火燃烧压力聚集冲破约束强度，造 成剧烈响应的过程，研究了 ＮＣ 体系发射药组分及 药型对烤燃点火响应特性影响，以期对低热敏感发 射药的安全性改进提供技术支撑。 １ 试验部分 １. １ ＮＣ 体系发射药样品 研究的配方体系均为制式发射药，主要配方组 成如表 １ 所示。 表 １ 发射药配方主要组分 Ｔａｂ. １ Ｍａｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ 样品主要组分 单基发射药ＮＣ 双基发射药ＮＣ ＋ 硝化甘油ＮＧ 太根发射药ＮＣ ＋ ＮＧ ＋ 硝化三乙二醇ＴＥＧＤＮ 高能硝胺发射药 ＮＣ ＋ ＮＧ ＋ 黑索今ＲＤＸ / 硝基胍ＮＧｕ １. ２ 试验方法及条件 自行设计、可程序控温的烤燃试验系统见图 １， 主要由程序温控器、试验装置、温度监测系统和压力 监测系统组成，可使烤燃试验装置以设定的升温速 率升温，升温精度为０. １ ℃。 采用可耐压２０ ＭＰａ 的 热电偶测量烤燃试验升温过程中腔壁的温度，温度 精度为０. １ ℃。 采用压电传感器测量发射药在烤燃 试验下响应的压力变化过程。 图 ２ 为慢速烤燃试验装置实物图。 慢速烤燃试 验装置为圆柱形，容积为 ５０ ｍL，一端为可泄压堵 头，另一端为测温和测压堵头，装置耐压 ２００ ＭＰａ。 试验时，将发射药样品置于装置容腔内中心部位，样 品装填密度为 ０. ０２ ｇ/ ｃｍ３，泄压膜片厚 ０. ２ ｍｍ。 图 １ 发射药小型烤燃试验方法原理图 Ｆｉｇ. １ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ 图 ２ 烤燃试验装置 Ｆｉｇ. ２ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｔｅｓｔ 试验时，热电偶测量的温度为测压堵头处的腔 壁温度参数。 由于对装置的容器壁面进行直接升 温，受热散失和热传递的影响，试验装置内部样品位 置与壁面存在温度差异，为了获得烤燃试验条件下 样品的真实自点火温度，对烤燃试验装置容腔内样 品台的温度进行了标定。 图 ３ 为快速升温至６０ ℃后升温速率为１. ０ ℃ / ｍｉｎ 的壁面测量温度和内腔样品位置温度的关系， 可根据样品响应时测量的腔壁温度得到样品的真实 自点火温度。 发射药样品从室温开始，以 ３ ℃ / ｍｉｎ 升温速率 快速升温至 ６０ ℃后，以 １. ０ ℃ / ｍｉｎ 升温速率加热， 直至发射药样品点燃、聚集压力冲破膜片，发射药样 品慢速烤燃的自点火温度由热电偶测量的腔壁温度 的内腔标定温度给出，发射药点火后的压力增长过 程由 ｐ-ｔ 曲线的特征参数获得。 结果均由 ２ 发重复 性试验获得。 ９３２０２１ 年 ２ 月 ＮＣ 体系发射药烤燃点火的响应特性 张邹邹，等 图 ３ 烤燃试验装置温度标定曲线 Ｆｉｇ. ３ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｔｅｓｔ ２ 结果与讨论 ２. １ ＮＣ 体系发射药烤燃响应自点火温度分析 对典型发射药单基药、双基药、太根药以及高能 硝胺药进行了升温速率为 １ ℃ / ｍｉｎ 的慢速烤燃试 验。 当发射药点燃时产生巨大热量，使得药室内温 度急剧上升，则在 θ-ｔ 曲线中发生转折点的温度为 发射药样品自点火的壁面温度，由于测量的壁面温 度与样品真实自点火温度不同，自点火温度由图 ４ 得到的温度值所对应的标定结果图 ３给出。 则得 到单基药的自点火温度为 １５７. ５ ℃，双基药的为 １４８. ６ ℃，太根药的为 １４７. ８ ℃，高能硝胺发射药的 为 １５１. ３ ℃。 图 ４ 某发射药慢速烤燃 θ-ｔ 曲线 Ｆｉｇ. ４ θ-ｔ ｃｕｒｖｅ ｉｎ ｓｌｏｗ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ 发射药的慢速烤燃自点火温度主要受到发射药 组分在高温热环境下的热分解过程中的化学反应机 制影响。 单基药中 ＮＣ 质量分数高达 ９５％ 以上，在 热分解及燃烧过程中起主导作用。 ＮＣ 组分热分解 的起始温度大约为１４０ ℃，分解峰温大于１５０ ℃ [８]。 增加了 ＮＧ 组分的双基药自点火温度提前至 １４８. ５ ℃，与文献[９]表述的双芳-３ 发射药的自点火温度 相吻合，样品台可观察到 ＮＧ 的熔融分解痕迹。 太 根发射药中用含能增塑剂ＴＥＧＤＮ 代替了部分 ＮＧ，在热作用下首先是 ＮＧ 和 ＴＥＧＤＮ 挥发分解，然 后才是 ＮＣ 的分解，则自点火温度与双基药相当;而 高能硝胺发射药的热分解起始温度约为 １５０ ℃ [１０]。 因此，ＮＣ 体系发射药的配方基本体系不变，慢速烤 燃的自点火温度差异就不会太大。 发射药的慢速烤燃自点火温度与千克级真实 尺度慢速烤燃试验构件外壳测量的烤燃响应温度 相比，更真实地反映了发射药慢速烤燃条件下响应 的温度阈值。 在同一慢速烤燃的升温条件下，发射 药烤燃自点火温度比烤燃响应温度低约２０ ℃，两者 之间有明显的对应关系，如表 ２ 所示。 表 ２ 中，发射 药烤燃自点火温度为小型慢速烤燃试验下获得的发 射药烤燃响应时样品的温度;烤燃响应温度为在外 场试验的千克级真实尺度慢速烤燃试验下获得 的发射药烤燃响应时试验构件外壳的温度值。 表 ２ ＮＣ 体系发射药烤燃自点火温度 与响应温度的相关性 Ｔａｂ. ２ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｅｌｆ-ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ＮＣ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 序号发射药 烤燃自点火 温度/ ℃ 烤燃响应 温度/ ℃ １＃单基发射药１５７. ５１７５. ７ ２＃双基发射药１４８. ５１６６. ９ ３＃太根发射药１４７. ８１５６. ９ ４＃高能硝胺发射药１５１. ３１７３. ５ ２. ２ ＮＣ 体系发射药烤燃响应压力增长特性分析 发射药烤燃作用下发生自点火，燃烧反应产生 的压力迅速增长，不同典型发射药的慢速烤燃响应 压力曲线如图 ５ 所示。 图 ５ 不同典型发射药的慢速烤燃响应 ｐ-ｔ 曲线 Ｆｉｇ. ５ Ｓｌｏｗ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｐ-ｔ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ ０４ 爆 破 器 材 第 ５０ 卷第 １ 期 由图 ５ 可知，发射药在慢速烤燃作用下发生热 分解、热分解加速、点火燃烧压力急剧上升直至冲破 膜片，不同配方体系发射药在慢烤作用下热分解特 性明显不同，烤燃响应压力特征参数如表 ３ 所示。 表 ３ 中，ｐｓ是发射药烤燃时压力由缓慢增长至迅速 快速增长的转折压力;ｔｓ是起始压力至压力转折点 所需要的时间;ｐｍ为压力峰值，即破孔压力;ｔｍ为烤 燃起始压力至压力峰值所需要的时间。 由上述发射药烤燃压力曲线及特征参数可以看 出，单基药和高能硝胺发射药的发生热分解至点火 燃烧的时间短，压力增长迅猛，破孔压力高，反应完 全。 这一热分解热分解加速点燃发射药的过程 主要还是因为单基药的主要组分 ＮＣ 热分解过程中 ＯＮＯ２键断裂，生成的气相产物 ＮＯ２或 ＨＯＮＯ 大量滞留在聚合物骨架中，使得二次自催化反应明 显加强[１１]，快速地释放能量，造成压力剧升;而尽管 ＲＤＸ 固体含能颗粒对高能硝胺药的起始热分解没 有明显贡献，但当高能硝胺药开始热分解后，固体含 能颗粒易被气流冲离表面，抛向气相中，直接爆燃进 行反应，则气相反应放出的热量反馈到燃烧表面，热 量较大，凝聚相与气相反应的相互作用增强[１２-１４]， 热分解加速点燃，使高能硝胺药压力剧升。 双基药烤燃响应时以热分解过程为主的前期时 间较长，破孔压力下降，压力增长速率缓慢。 这是因 为双基药首先发生的是 ＮＧ 液化、升华分解，分解产 物如 ＮＯ２对 ＮＧ 本身有催化加速作用而使热分解 速度增大，同时由于燃烧表面会形成较厚的表面光 滑的熔融层从双基药烤燃试验样品台的熔融痕迹 证实了这一分解过程，阻碍了凝聚相分解产物的 扩散;并使气相中的活性基团大量失活，降低了气相 反应的强度。 这种双向作用使得双基药烤燃 ｐ-ｔ 曲 线在以分解为主导阶段的压力上升非常缓慢，热分 解过程维持时间较长;当样品燃烧表面积聚足够的 热量时，样品被点燃，压力上升。 太根发射药中采用 ＴＥＧＤＮ 代替了部分 ＮＧ，自 点火温度、破孔压力与双基药相当。 这是由于太根 发射药中组分 ＮＣ/ ＮＧ 的热分解要经历与双基发射 药相同的阶段发射药中 ＮＧ 和 ＴＥＧＤＮ 的挥发分 解;然后为 ＮＣ 和中定剂的分解。 但这种热分解会 受到 ＴＥＧＤＮ 热分解的影响[７，１１]，热分解加速过程仍 弱于单基药和高能硝胺发射药;压力增长速率则除 了发射药配方组成外，还受到了药型影响。 上述研 究的发射药压力增长速率与千克级的慢速烤燃试验 的反应类型和冲击波压力规律[１５]相符。 ２. ３ 发射药弧厚对烤燃响应压力特性影响 图 ６ 为两种弧厚单基药的慢速烤燃压力增长过 程。 由图 ６ 可以看出，弧厚对发射药的热分解及热 分解加速过程没有影响，但弧厚较厚的发射药的 ｐｓ 高，更难点燃，需要更高的压力及热量。 尽管较厚弧 厚的发射药破孔压力较高，但点火后的压力增长速 率低于弧厚较薄的发射药，弧厚对发射药燃烧后压 力增长速率的影响符合发射药的燃烧规律[９]。 减 少发射药的燃烧面，减缓发射药燃烧后的压力增长 速率，可降低发射药烤燃点火的响应剧烈程度。 图 ７ 为千克级真实尺度小颗粒单基药和大 颗粒单基药的慢速烤燃响应试验结果。 弧厚较薄的 单基药[图 ７ａ]发生剧烈的爆炸、爆燃响应;而大 弧厚单基药[图 ７ｂ]发生燃烧响应，且未燃烧完 全的药粒保持药型不变。 即慢速烤燃作用下，发射 药燃烧符合发射药几何燃烧规律。 图 ６ 不同弧厚发射药烤燃响应 ｐ-ｔ 曲线 Ｆｉｇ. ６ ｐ-ｔ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｃ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ 表 ３ ＮＣ 体系发射药烤燃压力响应特征参数 Ｔａｂ. ３ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ＮＣ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ 序号样品ｐｓ/ ＭＰａｔｓ/ ｓｐｍ/ ＭＰａｔｍ/ ｓｔｍ－ ｔｓ / ｓ １＃单基发射药１. １００. ０１８ ９１１. ５０. ０２６ ００. ００７ １ ２＃双基发射药０. ９５０. ２４２ ０７. ４０. ３３２ ３０. ０９０ ３ ３＃太根发射药０. ８２０. ０３２ ０７. ９０. ０４４ １０. ０１２ １ ４＃高能硝胺发射药 ＲＧＤ７１. ７９０. ０２２ １１０. ３０. ０２９ １０. ００７ ０ １４２０２１ 年 ２ 月 ＮＣ 体系发射药烤燃点火的响应特性 张邹邹，等 ａ较薄弧厚 ｂ大弧厚 图 ７ 千克级单基药慢速烤燃试验结果 Ｆｉｇ. ７ Ｓｌｏｗ ｃｏｏｋ-ｏｆｆ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｋｇ-ｃｌａｓｓ ｓｉｎｇｌｅ-ｂａｓｅ ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ ３ 结论 受烤燃温度热辐射作用，发射药自身发生分解 放热反应。 热量积累引起发射药自燃，发生剧烈响 应，即发射药烤燃响应机制首先是由发射药配方的 固有性质如热分解性能和燃烧性能构成的[１６]。 因此，发射药烤燃点火响应特性受到发射药配方变 化和药型结构的影响。 １ＮＣ 体系发射药的自点火温度受配方组成的 热分解特性影响，以 ＮＣ 为主的单基药的自点火温 度为 １５７. ５ ℃，发射药配方中添加较低温度挥发分 解的增塑剂 ＮＧ、ＴＥＧＤＮ，使得发射药自点火温度提 前至 １４８ ℃左右，具有较高热分解温度的 ＲＤＸ 固体 含能颗粒对发射药自点火温度无明显影响。 ２发射药烤燃点火燃烧特性受到临近燃面的 凝聚相层和气相反应影响，不同配方组成的 ＮＣ 体 系发射药烤燃 ｐ-ｔ 燃烧曲线的压力特征区别明显。 单基药中，大量 ＮＣ 烤燃作用下发生自热反应，且 ＲＤＸ 在高能硝胺发射药中热分解时的气相爆燃反 应，使得发射药迅速完成热分解到燃烧反应的转变， 压力增长速度较快，单基药和高能硝胺药的烤燃点 火响应强度相当。 双基药中，增塑剂 ＮＧ 的凝聚相 反应和气相反应的相互抑制和促进造成热分解过程 较长。 太根药中，用 ＴＥＧＤＮ 代替了部分 ＮＧ，热分 解受到 ＴＥＧＤＮ 热分解的影响，这类硝酸酯发射药 点燃后压力增长速度较慢。 ３药型结构对发射药的热分解及热分解加速 过程没有影响，但弧厚较厚的发射药更难点燃，需要 更高的压力及热量，点燃后的压力增长速率减缓，有 利于降低发射药烤燃点火的响应剧烈程度。 参 考 文 献 [１] Ｈａｚａｒｄ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ｎｏｎ-ｎｕｃｌｅａｒ ｍｕｎｉｔｉｏｎＭＩL ＳＴＤ２１０５Ｄ[Ｓ]. 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