高燃速发射药及其燃烧性能研究
发布时间：2021-04-12 21:48
为制备性能良好的高燃速发射药,本论文提出将发射药制成微孔结构以制备高燃速发射药的方法,并采用超临界流体发泡技术对以硝化棉为主要成分的发射药进行了微孔发泡,制备了一种具有微孔结构的高燃速发射药。本论文还对此种微孔发射药的成型工艺、微孔结构及燃烧性能进行了研究,建立了微孔发射药的燃烧模型。不仅如此,本论文还提出用微孔球扁药粘结的方法制备大尺寸的高燃速发射药,并对此种工艺及此种高燃速发射药的力学性能与燃烧性能进行了研究。具体研究内容如下：1对超临界CO2在以硝化棉为主要成分的发射药中的吸收性能及解吸性能进行了研究,并以此为基础,用多种发泡方法探索了以硝化棉为主要成分的发射药的微孔成型工艺。研究结果表明：CO2能被以硝化棉为主要成分的发射药大量吸收；在以硝化棉为主要成分的发射药中,适量小分子含能增塑剂的添加能大大改善发射药的微孔发泡能力；相比于突然降压法,分步升温法能为发射药提供更大的成核动力,更适宜制备以硝化棉为主要成分的微孔发射药。2以太根发射药为主要研究对象,用分步升温法制备了微孔太根发射药,并用电子扫描显微镜对其药粒结构及内部泡孔形貌进行了表征,并研究了工艺条件等对微孔发射药泡孔形貌的...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及课题意义
1.2 提高火药燃速方法及国内外研究现状
1.2.1 影响火药线性燃速的因素
1.2.2 提高火药燃速方法
1.2.2.1 燃烧催化剂法
1.2.2.2 增加热传导法
1.2.2.3 增大比表面积法
1.2.2.4 新型含能材料法
1.2.2.5 基于对流燃烧机理研制高燃速火药法
1.3 超临界流体发泡原理及方法
1.3.1 超临界流体简介
1.3.2 超临界流体制备微孔材料原理及过程
1.3.2.1 形成聚合物/超临界流体饱和体系
1.3.2.2 泡孔成核
1.3.2.3 泡孔增长及泡孔定型
1.3.3 超临界流体微孔发泡方法
1.3.3.1 间歇发泡法
1.3.3.2 连续发泡法
1.4 高燃速发射药简介
1.4.1 VHBR发射药
1.4.2 泡沫发射药
1.5 研究内容
2 微孔发射药制备工艺
2.1 引言
2.2 发射药的制备
2.2.1 实验原料及仪器
2.2.2 发射药制备
2在发射药中吸收量及解吸性能研究"> 2.3 超临界CO2在发射药中吸收量及解吸性能研究
2.3.1 实验原料及仪器
2.3.2 测试方法
2在发射药中的吸收量"> 2.3.3 CO2在发射药中的吸收量
2在发射药中的解吸性能"> 2.3.4 CO2在发射药中的解吸性能
2.4 超临界流体发泡工艺探索
2.4.1 实验原料及仪器
2.4.2 超临界流体发泡工艺探索
2.4.2.1 分步升温法
2.4.2.2 突然降压法
2.4.3 发泡结果分析
2.4.3.1 分步升温法
2.4.3.2 突然降压法
2.5 本章小结
3 微孔发射药结构及泡孔形貌控制研究
3.1 引言
3.2 皮芯结构微孔发射药
3.2.1 皮层形成机理
3.2.2 微孔太根发射药的结构及泡孔形貌表征
3.2.2.1 实验样品制备
3.2.2.2 实验原料和设备
3.2.2.3 样品结构及泡孔表征
3.2.3 结果分析
3.3 微孔发射药泡孔形貌控制研究
3.3.1 引言
3.3.1.1 聚合物基体性质对泡孔形貌影响
3.3.1.2 发泡工艺条件对泡孔形貌影响
3.3.2 微孔发射药制备及泡孔形貌表征
3.3.2.1 实验原料及仪器
3.3.2.2 样品制备及形貌表征
3.3.3 发泡结果分析
3.3.3.1 发泡温度对泡孔形貌影响
3.3.3.2 饱和压力对泡孔形貌影响
3.3.3.3 饱和温度对泡孔形貌影响
3.3.3.4 约束力场对泡孔形貌影响
3.3.3.5 增塑剂含量对泡孔形貌影响
3.4 本章小结
4 微孔发射药燃烧性能研究
4.1 引言
4.2 恒压燃速测试
4.2.1 实验原料与设备
4.2.2 实验原理与方法
4.2.3 实验结果与讨论
4.3 中止燃烧试验
4.3.1 实验原料与设备
4.3.2 实验原理与方法
4.3.3 实验结果与讨论
4.4 微孔发射药定容燃烧性能
4.4.1 实验原理
4.4.2 实验条件与实验原料
4.4.3 实验结果与分析讨论
4.5 微孔发射药燃烧模型
4.5.1 微孔发射药燃烧模型假设
4.5.2 微孔发射药燃速计算
4.5.3 模型计算结果分析
4.6 微孔发射药制备工艺条件对其燃烧性能影响
4.6.1 饱和温度对微孔发射药燃烧性能影响
4.6.2 饱和压力对微孔发射药燃烧性能影响
4.6.3 发泡温度对微孔发射药燃烧性能影响
4.7 本章小结
5 高燃速整体发射药制备及性能研究
5.1 引言
5.2 高燃速整体发射药制备
5.2.1 高燃速整体发射药的结构设计
5.2.2 粘结体系的选择
5.2.3 高燃速整体发射药制备工艺
5.3 性能测试
5.3.1 形貌测试
5.3.2 抗冲击实验
5.3.3 中止燃烧实验
5.3.4 密闭爆发器实验
5.4 结果与讨论
5.4.1 形貌分析
5.4.2 抗冲击性能
5.4.2.1 粘结剂含量对抗冲击性能影响
5.4.2.2 粘结剂中TPU的含量对抗冲击性能影响
5.4.2.3 溶剂比对抗冲击性能影响
5.4.2.4 成型压力对抗冲击性能影响
5.4.3 中止燃烧实验结果与讨论
5.4.4 密闭爆发器实验结果与讨论
5.4.4.1 粘结剂含量对整体发射药燃烧性能影响
5.4.4.2 粘结剂组成对整体发射药燃烧性能影响
5.4.4.3 溶剂比对整体发射药燃烧性能影响
5.5 本章小结
6 多孔高燃速整体发射药
6.1 引言
6.2 多孔高燃速整体发射药的设计及制备
6.2.1 发射药配方选择
6.2.2 发射药药型设计
6.2.2.1 多孔整体发射药的燃烧面数值计算
6.2.2.2 多孔整体发射药的药型设计
6.2.3 多孔高燃速整体发射药制备
6.3 多孔高燃速整体发射药性能测试
6.3.1 中止燃烧实验
6.3.2 密闭爆发器实验
6.4 结果与讨论
6.4.1 形貌分析
6.4.2 中止燃烧实验结果与讨论
6.4.3 密闭爆发器实验结果与讨论
6.4.3.1 常温燃烧性能
6.4.3.2 高低温燃烧性能
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和出版著作情况
博士期间获奖情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]Deconsolidation and combustion performance of thermally consolidated propellants deterred by multi-layers coating[J]. Zheng-gang XIAO,San-jiu YING,Fu-ming XU. Defence Technology. 2014(02)
[2]超临界CO2制备微孔球扁药的研究[J]. 陈西如,应三九,肖正刚. 兵工学报. 2012(05)
[3]超临界二氧化碳中聚苯乙烯的受限发泡[J]. 连小松,许志美,刘涛,赵玲. 高分子材料科学与工程. 2012(02)
[4]颗粒模压发射药的燃烧性能[J]. 姚月娟,刘少武,王琼林,张远波,魏伦,王锋,刘波,韩冰. 含能材料. 2012(01)
[5]发射装药发射安全性评估方法[J]. 芮筱亭,冯宾宾,王国平. 兵工自动化. 2011(05)
[6]炮膛内底排装置燃烧特性计算分析[J]. 张领科,余永刚,陆欣,李志锋. 兵工学报. 2011(05)
[7]颗粒密实模块药的弹道性能[J]. 梁勇,姚月娟,杨建,王琼林,郑双. 火炸药学报. 2010(03)
[8]电热化学发射技术在大口径火炮上的应用前景[J]. 狄加伟,杨敏涛,张明安,赵斌. 火炮发射与控制学报. 2010(02)
[9]热塑性弹性体在太根发射药中的应用研究[J]. 何卫东,魏晓安,王泽山. 含能材料. 2010(01)
[10]发射药内部微结构及其力学性能各向异性研究[J]. 堵平,王泽山. 南京理工大学学报(自然科学版). 2009(05)
博士论文
[1]超临界二氧化碳发泡过程中聚合物泡孔结构的控制[D]. 廖若谷.上海交通大学 2010
[2]底排—火箭复合增程弹总体理论及其应用研究[D]. 钱建平.南京理工大学 2002
硕士论文
[1]硝化棉热分解及钴催化机理研究[D]. 施鹏.南京理工大学 2012
[2]超临界CO2环境中聚合物受限发泡的研究[D]. 连小松.华东理工大学 2011
[3]改善新型高能发射药力学性能研究[D]. 涂善.南京理工大学 2010
[4]大弧厚双基球扁药的制造[D]. 袁伟忠.南京理工大学 2003
本文编号：3134039
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及课题意义
1.2 提高火药燃速方法及国内外研究现状
1.2.1 影响火药线性燃速的因素
1.2.2 提高火药燃速方法
1.2.2.1 燃烧催化剂法
1.2.2.2 增加热传导法
1.2.2.3 增大比表面积法
1.2.2.4 新型含能材料法
1.2.2.5 基于对流燃烧机理研制高燃速火药法
1.3 超临界流体发泡原理及方法
1.3.1 超临界流体简介
1.3.2 超临界流体制备微孔材料原理及过程
1.3.2.1 形成聚合物/超临界流体饱和体系
1.3.2.2 泡孔成核
1.3.2.3 泡孔增长及泡孔定型
1.3.3 超临界流体微孔发泡方法
1.3.3.1 间歇发泡法
1.3.3.2 连续发泡法
1.4 高燃速发射药简介
1.4.1 VHBR发射药
1.4.2 泡沫发射药
1.5 研究内容
2 微孔发射药制备工艺
2.1 引言
2.2 发射药的制备
2.2.1 实验原料及仪器
2.2.2 发射药制备
2在发射药中吸收量及解吸性能研究"> 2.3 超临界CO2在发射药中吸收量及解吸性能研究
2.3.1 实验原料及仪器
2.3.2 测试方法
2在发射药中的吸收量"> 2.3.3 CO2在发射药中的吸收量
2在发射药中的解吸性能"> 2.3.4 CO2在发射药中的解吸性能
2.4 超临界流体发泡工艺探索
2.4.1 实验原料及仪器
2.4.2 超临界流体发泡工艺探索
2.4.2.1 分步升温法
2.4.2.2 突然降压法
2.4.3 发泡结果分析
2.4.3.1 分步升温法
2.4.3.2 突然降压法
2.5 本章小结
3 微孔发射药结构及泡孔形貌控制研究
3.1 引言
3.2 皮芯结构微孔发射药
3.2.1 皮层形成机理
3.2.2 微孔太根发射药的结构及泡孔形貌表征
3.2.2.1 实验样品制备
3.2.2.2 实验原料和设备
3.2.2.3 样品结构及泡孔表征
3.2.3 结果分析
3.3 微孔发射药泡孔形貌控制研究
3.3.1 引言
3.3.1.1 聚合物基体性质对泡孔形貌影响
3.3.1.2 发泡工艺条件对泡孔形貌影响
3.3.2 微孔发射药制备及泡孔形貌表征
3.3.2.1 实验原料及仪器
3.3.2.2 样品制备及形貌表征
3.3.3 发泡结果分析
3.3.3.1 发泡温度对泡孔形貌影响
3.3.3.2 饱和压力对泡孔形貌影响
3.3.3.3 饱和温度对泡孔形貌影响
3.3.3.4 约束力场对泡孔形貌影响
3.3.3.5 增塑剂含量对泡孔形貌影响
3.4 本章小结
4 微孔发射药燃烧性能研究
4.1 引言
4.2 恒压燃速测试
4.2.1 实验原料与设备
4.2.2 实验原理与方法
4.2.3 实验结果与讨论
4.3 中止燃烧试验
4.3.1 实验原料与设备
4.3.2 实验原理与方法
4.3.3 实验结果与讨论
4.4 微孔发射药定容燃烧性能
4.4.1 实验原理
4.4.2 实验条件与实验原料
4.4.3 实验结果与分析讨论
4.5 微孔发射药燃烧模型
4.5.1 微孔发射药燃烧模型假设
4.5.2 微孔发射药燃速计算
4.5.3 模型计算结果分析
4.6 微孔发射药制备工艺条件对其燃烧性能影响
4.6.1 饱和温度对微孔发射药燃烧性能影响
4.6.2 饱和压力对微孔发射药燃烧性能影响
4.6.3 发泡温度对微孔发射药燃烧性能影响
4.7 本章小结
5 高燃速整体发射药制备及性能研究
5.1 引言
5.2 高燃速整体发射药制备
5.2.1 高燃速整体发射药的结构设计
5.2.2 粘结体系的选择
5.2.3 高燃速整体发射药制备工艺
5.3 性能测试
5.3.1 形貌测试
5.3.2 抗冲击实验
5.3.3 中止燃烧实验
5.3.4 密闭爆发器实验
5.4 结果与讨论
5.4.1 形貌分析
5.4.2 抗冲击性能
5.4.2.1 粘结剂含量对抗冲击性能影响
5.4.2.2 粘结剂中TPU的含量对抗冲击性能影响
5.4.2.3 溶剂比对抗冲击性能影响
5.4.2.4 成型压力对抗冲击性能影响
5.4.3 中止燃烧实验结果与讨论
5.4.4 密闭爆发器实验结果与讨论
5.4.4.1 粘结剂含量对整体发射药燃烧性能影响
5.4.4.2 粘结剂组成对整体发射药燃烧性能影响
5.4.4.3 溶剂比对整体发射药燃烧性能影响
5.5 本章小结
6 多孔高燃速整体发射药
6.1 引言
6.2 多孔高燃速整体发射药的设计及制备
6.2.1 发射药配方选择
6.2.2 发射药药型设计
6.2.2.1 多孔整体发射药的燃烧面数值计算
6.2.2.2 多孔整体发射药的药型设计
6.2.3 多孔高燃速整体发射药制备
6.3 多孔高燃速整体发射药性能测试
6.3.1 中止燃烧实验
6.3.2 密闭爆发器实验
6.4 结果与讨论
6.4.1 形貌分析
6.4.2 中止燃烧实验结果与讨论
6.4.3 密闭爆发器实验结果与讨论
6.4.3.1 常温燃烧性能
6.4.3.2 高低温燃烧性能
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和出版著作情况
博士期间获奖情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]Deconsolidation and combustion performance of thermally consolidated propellants deterred by multi-layers coating[J]. Zheng-gang XIAO,San-jiu YING,Fu-ming XU. Defence Technology. 2014(02)
[2]超临界CO2制备微孔球扁药的研究[J]. 陈西如,应三九,肖正刚. 兵工学报. 2012(05)
[3]超临界二氧化碳中聚苯乙烯的受限发泡[J]. 连小松,许志美,刘涛,赵玲. 高分子材料科学与工程. 2012(02)
[4]颗粒模压发射药的燃烧性能[J]. 姚月娟,刘少武,王琼林,张远波,魏伦,王锋,刘波,韩冰. 含能材料. 2012(01)
[5]发射装药发射安全性评估方法[J]. 芮筱亭,冯宾宾,王国平. 兵工自动化. 2011(05)
[6]炮膛内底排装置燃烧特性计算分析[J]. 张领科,余永刚,陆欣,李志锋. 兵工学报. 2011(05)
[7]颗粒密实模块药的弹道性能[J]. 梁勇,姚月娟,杨建,王琼林,郑双. 火炸药学报. 2010(03)
[8]电热化学发射技术在大口径火炮上的应用前景[J]. 狄加伟,杨敏涛,张明安,赵斌. 火炮发射与控制学报. 2010(02)
[9]热塑性弹性体在太根发射药中的应用研究[J]. 何卫东,魏晓安,王泽山. 含能材料. 2010(01)
[10]发射药内部微结构及其力学性能各向异性研究[J]. 堵平,王泽山. 南京理工大学学报(自然科学版). 2009(05)
博士论文
[1]超临界二氧化碳发泡过程中聚合物泡孔结构的控制[D]. 廖若谷.上海交通大学 2010
[2]底排—火箭复合增程弹总体理论及其应用研究[D]. 钱建平.南京理工大学 2002
硕士论文
[1]硝化棉热分解及钴催化机理研究[D]. 施鹏.南京理工大学 2012
[2]超临界CO2环境中聚合物受限发泡的研究[D]. 连小松.华东理工大学 2011
[3]改善新型高能发射药力学性能研究[D]. 涂善.南京理工大学 2010
[4]大弧厚双基球扁药的制造[D]. 袁伟忠.南京理工大学 2003
本文编号：3134039
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