发射药燃速测试结果的准确度,对发射药装药的有效设计有很大影响。研究发射药燃速测试结果的影响因素及其影响关系,提高发射药燃速测试结果的准确性,对装药设计研究者了解装药的实际燃速规律和促进装药技术的发展有着重要的意义。
1.2 国内外研究状况
1.3 本论文主要研究内容
综上所述,对于密闭爆发器测试方法,虽然国内外已经进行了大量的研究,并且也解决了不少实际问题,但是影响发射药燃速测试结果的因素很多,传统的密闭爆发器测试发射药的燃速时,对被测样品的药型结构和装填密度等影响测试结果准确度的因素没有进行系统的研究。为此,本论文主要安排了如下工作:
(1)发射药药型结构对燃速测试结果的影响
以高能硝胺发射药为研究对象,分别采用单孔药和多孔药,并改变内孔长径比,在相同的装填密度条件下进行密闭爆发器试验,研究分析药型和内孔长径比对燃速测试结果的影响关系。
(2)发射药装填密度对燃速测试结果的影响
以高能硝胺发射药为研究对象,分别采用单孔药和多孔药,在不同装填密度条件下进行密闭爆发器实验,研究分析装填密度及其压力变化规律对发射药燃速测试结果的影响关系。
(3)点火强度对发射药燃速测试结果的影响
以高能硝胺发射药为研究对象,分别采用单孔药和多孔药,在不同点火药量条件下进行密闭爆发器实验,研究分析点火强度对发射药燃速测试结果的影响关系。
(4)发射药内孔长径比对侵蚀燃烧的影响
以高能硝胺发射药为研究对象,分别采用内孔长径比不同的单孔药,在相同的装填条件下进行高压中止燃烧实验,研究分析发射药内孔长径比与侵蚀燃烧的关系。
2 发射药燃速测试评价方法研究
2.1 发射药燃速的表征方法
发射药燃烧速度主要是表征发射药燃烧的快慢,燃速主要分为线性燃烧速度和质量燃烧速度。
2.1.1 线性燃烧速度
发射药的燃烧是各成分受到热的激发,产生物理和化学作用,逐渐转化为气体并放出热量的过程。通常发射药的燃烧速度是指其线性燃烧速度。在一定条件下,于 时间内固相燃烧表面沿其法线方向消失的厚度为 ,则燃烧速度可以表示为:
人们从长期的实践以及理论研究分析中,发现在发射药的性质和温度一定时,其燃速 只是压力 的函数 ,即所谓燃烧速度定律。其函数关系目前都从实验中得出,普遍形式可写成:
对于一定的发射药,在一定的使用条件和一定的压力变化范围内,a、b、n是常数。燃烧速度决定于发射药的导热系数、反应热、活化能、初温等凝聚相的物理性质和化学反应条件。当压力升高、气相反应起主导作用时,a相对于 项就可忽略。据此,1893年维也里通过实验,提出了发射药的燃速与压力的关系式:
式中:A—燃速系数,mm/(s·MPan); —燃烧压力, ; —燃速压力指数。
上述指数式燃速定律关系式是描述发射药线性燃烧速度与压力之间相互关系的主要方式。发射药的燃速压力指数通常接近于1,为了直观地比较发射药燃速的高低,也可以采用正比式燃速定律 的形式,通过正比式燃速系数u1进行比较。文献综述
2.1.2 质量燃烧速度
发射药的质量燃烧速度 ,表示在单位时间内,发射药燃烧掉的相对质量。也称为燃气生成速率。表达式为:
发射药的质量燃烧速度除了与线性燃速有关外,还与发射药的几何形状和尺寸有关。而描述发射药的几何形状和尺寸的特征参量有形状函数 和 。