可燃薄片制备及其红外毫米波特性研究

发布时间：2020-09-15 10:19

　　 以Mg-PTFE-Viton为主要组分的红外诱饵剂(简称MTV)制成的药柱通过燃烧产生强烈的红外辐射能够模拟目标用来对抗红外制导武器,但随着红外-毫米波复合制导武器的出现,MTV诱饵药剂由于燃烧温度高、辐射光谱特性与真实目标差异较大等问题,已难以有效对抗新型制导武器。本课题根据烟火辐射、毫米波散射相关理论,采用以金属薄片为基底,一侧表面复合红外烟火药剂制备可燃薄片的方法,通过红外烟火药剂配方和薄片设计,降低其燃烧温度、改善光谱分布特征,研究可燃薄片燃烧产生的红外辐射性能、毫米波性能以及其应用技术等。基于烟火药剂的红外辐射特性及金属薄片的毫米波散射特性,开展了可燃薄片制备工艺的研究。采用垂直喷射法、粘性附着法、外力扩散法以及重力沉积法制备可燃薄片,结果显示重力沉积法制备的可燃薄片牢固、药剂分布均匀、厚度可控。在此基础上研究了烟火药剂量、可燃薄片尺寸等工艺参数对可燃薄片成型、燃烧及其红外辐射性能的影响,确定在1Ocm×1Ocm的基底上复合10g烟火药剂制成的可燃薄片效果较好。基于MTV药剂具有强红外辐射的特点,通过调整其组分种类、粒径、配比等,研究药剂成分变化对可燃薄片燃烧及辐射性能的影响。利用SC7000远红外热像仪测试可燃薄片的燃烧温度、辐射亮度、辐射面积等燃烧及辐射性能,同时利用OPAG33遥感傅里叶变换红外光谱仪测试可燃薄片红外光谱分布,筛选出48%RF型PTFE、52%150-200目P型Mg粉以及10%Viton作为可燃薄片红外烟火药剂的基础配方。通过对烟火辐射理论的研究分析,提出了在基础配方中添加EG、铝热剂、LH从而降低燃烧温度、增加具有中、远红外强辐射燃烧产物来改善可燃薄片光谱分布的方法。借助SC7000和OPAG33研究可燃薄片红外辐射性能,结果显示,添加具有吸热阻燃作用的EG后可燃薄片燃烧温度降低了 20-29%,辐射向3-5μm波段偏移;同时利用傅里叶红外光谱仪测试可知,添加铝热剂、LH后可燃薄片燃烧气、固产物具有中、远红外辐射峰,能显著提高可燃薄片中、远红外波段辐射。根据毫米波散射理论,借助三毫米波雷达散射截面积测量雷达研究可燃薄片毫米波散射性能,以期获得具有合适毫米波散射特性的可燃薄片材料。结果显示,随可燃薄片金属基底导电性提高其雷达散射截面增大;随基底面积增大,雷达散射截面先迅速增大后趋于稳定;对比等面积圆形、方形、一头沉菱形及尾翼型基底雷达截面知,尾翼型RCS值最大,达1.208m2;烟火药剂会大幅降低基底毫米波散射性能(降幅80%),通过添加耐高温CF材料可显著提高可燃薄片药剂面毫米波散射性能,且随其含量增加雷达截面线性增大。通过抛撒方式试验可燃薄片点火、分散、燃烧及辐射性能,结果显示抛出后辐射面积逐渐增大至1.88s时达到极大值10.95m2,而辐射温度在0.88s时达到极大值732.30℃;对比不同可燃薄片装填数量、形状、单个可燃薄片与辐射云间的关系发现影响辐射云燃烧及辐射性能的主要因素为烟火药剂量、可燃薄片数量及单个可燃薄片燃烧及辐射性能。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ567.9
【部分图文】：

踪目标和诱饵的辐射能量中心，由于点源红外诱饵的辐射能量远大于被保护目标的辐射逡逑能量，因此随着目标与诱饵的分离，导引头会根据质心引导规律逐渐偏离目标转而跟踪逡逑点源红外诱饵，从而实现保护目标的目的［２４］，如图１．２，１．３所示。如美国ＭＫ系列、ＭＴＵ逡逑系列，法国Ｌａｃｒｏｉｘ系列，英国Ｗａｌｌｏｐ系列等｜２：！］。逡逑２逡逑

观察者视角点源红外诱饵弹干扰机理

Ｏ．ＯＳ．ｋＫＭ．ｏ，邋＝邋０．３８丨３３］。Ｆｏｔｅａ，Ｃａｌｌａｗａｙ等观察研宄发现镁粉颗粒表层在燃烧时会逡逑氧化生成ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２和ＭｇＣ０３，它们会包覆在镁粉表面阻碍镁粉进一步反应［３４＿３７１。逡逑陈明华等提出了邋ＭＴＶ的燃烧模型，如图１．４所示，并指出其燃烧过程为（１）混合物吸逡逑热；（２）邋ＰＴＦＥ分解生成Ｃ２Ｆ４等，Ｍｇ外层熔化、气化；（３）熔化、气化的Ｍｇ与ＰＴＦＥ逡逑分解产物反应生成ＭｇＦ２等；（４）邋Ｍｇ与ＭｇＦ２颗粒被排入气相区，ＰＴＦＥ充足时Ｍｇ在逡逑气相区继续燃烧，同时下层药剂重复上述过程；（５）邋ＰＴＦＥ不足时，气相中Ｍｇ与空气逡逑中氧气继续反应１３８１。逡逑ＰＴＦＥ邋Ｍｇ邋ＰＴＦＥ邋反应生成逦排出逡逑ｑ邋分解逦熔ｌｂ邋分解邋ＭｇＦ２逦ＭｇＦ：逡逑图１．４邋ＭＴＶ的燃烧模型图逡逑针对ＭＴＶ的燃烧及福射特性，Ｋｕｂｏｔａ、Ｋｕｗａｈａｒａ、Ｃｕｄｚｉｌｏ、Ｋｏｃｈ等先后提出了逡逑ＭＴＶ燃速的数学模型［３９＿４３１。Ｋｕｗａｈａｒａ，Ｋｏｃｈ等研究发现￥（Ｍｇ）＝３０％时，ＭＴＶ的最大逡逑火焰温度是２９９８Ｘ：邋（Ｏ．ＩＭＰａ），３２１０°Ｃ邋（ＩＭＰａ）随着Ｍｇ颗粒尺寸增大，药剂燃速降低，逡逑而相反的随着ＰＴＦＥ颗粒尺寸增大，药剂燃速增大；另外随着Ｍｇ含量的增加药剂燃速逡逑先增后降

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本文编号：2818839