高增面性大弧厚硝基胍发射药工艺技术研究

论文摘要

研究并控制发射药能量释放的最佳规律,使发射药的高能量得以高效利用,充分利用火炮身管的承载能力,从而有效提高火炮初速增加射程,是发射装药研究的最本质要求。选用高渐增性燃烧的发射药并采用低温感装药技术,可以大幅度提高发射药的能量利用率,有效提高火炮的炮口动能,使火炮威力在原设计不变的情况下提高到更长身管火炮的内弹道指标。为达到上述目的,制造出符合某新型装药用高增面性大弧厚硝基胍发射药,并形成较为成熟的生产工艺技术,是本文理论和实验研究的重点。通过对几种炮用发射药配方研究、高增面性37孔火药和19孔火药定容燃烧特性分析和内弹道验证试验,火药力大而爆热适中的三胍-15配方的高增面性大弧厚25／37硝基胍发射药和不均等大弧厚24／19包覆药能够满足高初速、高膛压某新型装药用发射药要求。设计了高增面性37孔硝基胍发射药模具,通过合理增加模具成型段高度,根据内聚系数进行模针排布、选用进料均匀的圆盘式针架等方法,解决了高增面性37孔硝基胍发射药易出现的“松质”、“内聚”等质量问题。用可视化程序设计方法编制了花边形37孔硝基胍发射药模具特征参量计算应用程序。研究了原材料的质量对高增面性37孔硝基胍发射药的影响及解决措施。发现硝基胍发射药主要原材料之一硝化纤维素,其内在质量对高性能发射药的燃烧规律有很大的影响。进行了高增面性37孔硝基胍发射药制造工艺技术研究。通过对发射药制造过程中胶化加料顺序、胶化时间、胶化温度、溶剂比、醇酮比、胶化药出料时间、压伸压力、压伸时间、切药、晾药、烘干等工艺技术条件的试验、优化选择,制定出适用于高增面性37孔硝基胍发射药生产的工艺技术条件和控制要求。结果表明：各批发射药理化测试结果合格,批与批之间波动范围小；与标准样品的扫描电镜照片对比,其内部致密性好、各组分排列有序,微观质量达到了标准样品的水平。对不均等大弧厚发射药的包覆工艺技术进行了研究。包覆药的生产设备、基体药药型、包覆外层阻燃剂的含量、包覆液的配制、包覆液的计量与标定、包覆液的加料速度、风温、风量、破孔率、包覆起始段堵孔率等,是影响包覆药质量的主要因素。研究发现包覆起始段堵孔率与中止试验破孔率具有对应关系。通过包覆液的标定与计量,可控制起始段药料的堵孔率,从而有效地控制发射药的破孔率。研究表明,经优化的包覆工艺技术制得的各批包覆药,其理化测试结果符合要求,低温感效果显著,高温膛压增长量基本呈现负增长,弹道重现性好。高增面性大弧厚37孔硝基胍发射药和大弧厚包覆药应用于某新型装药,可以有效地提高火炮初速、降低最大膛压。高增面性37孔硝基胍发射药的研制成功,填补了国内19孔以上硝基胍发射药的生产工艺技术空白。研究结果对远射程模块装药技术和全等模块装药技术,提供了有力的技术支撑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 引言
• 1.1 本课题研究的背景
• 1.2 国外研究现状
• 1.3 国内的研究状况
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 发射药燃烧控制技术及低温感发射装药技术应用
• 2.1 发射药的膛内燃烧过程和控制其燃烧规律的途径
• 2.1.1 发射药的燃速控制技术
• 2.1.2 发射药的燃面控制技术
• 2.2 低温感发射药混合装药技术
• 2.2.1 发射装药温度系数的概念
• 2.2.2 低温感装药的基本原理
• 2.2.3 技术方法及应用
• 3 某新型装药用发射药设计
• 3.1 某新型装药简介
• 3.2 发射药配方的选择
• 3.3 发射药药型的选择
• 3.3.1 多孔火药形状函数和形状特征量
• 3.3.2 花边形37孔火药的形状函数
• 3.3.3 花边形19孔火药和花边形37孔火药相异的形状特征量
• 3.4 高增面性37孔火药与制式19孔火药定容燃烧特性分析
• 3.4.1 实验方法
• 3.4.2 实验条件
• 3.4.3 实验结果及分析
• 3.5 确定某新型装药用发射药药型内弹道验证试验
• 3.5.1 试验目的
• 3.5.2 试验条件
• 3.5.3 试验方案及试验结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 高增面性大弧厚硝基胍发射药模具的设计研究
• 4.1 假塑性流体流变学性质
• 4.2 聚合物熔体在模具内的流动行为
• 4.3 模具组成及作用
• 4.4 药模单体的设计
• 4.4.1 药料收缩率的正确预测
• 4.4.2 药模单体模体的设计
• 4.4.3 针架及模针的排布设计
• 4.4.4 模针的设计
• 4.4.5 药模单体各部分光洁度及公差配合要求
• 4.5 高增面性大弧厚花边形37孔发射药药模单体设计
• 4.5.1 药模单体模针排布
• 4.5.2 药模单体各部分尺寸计算
• 4.5.3 高增面性花边形37孔药模单体设计图
• 4.6 高增面性花边形37孔模具单体特征参量程序设计
• 4.6.1 开发和运行环境选择
• 4.6.2 程序模块设计
• 4.7 本章小节
• 5 高增面性大弧厚硝基胍发射药制造工艺技术研究
• 5.1 硝基胍发射药的组成和分子结构
• 5.2 影响硝基胍发射药力学性能的因素分析
• 5.3 硝基胍发射药制造工艺
• 5.4 高增面性大弧厚硝基胍发射药对原材料质量要求
• 5.4.1 硝基胍的质量对高增面性大弧厚硝基胍发射药的影响
• 5.4.2 硝化纤维素的质量对高增面性大弧厚硝基胍发射药的影响
• 5.4.3 溶剂质量对高增面性大弧厚硝基胍发射药的影响
• 5.5 高增面性大弧厚硝基胍发射药胶化工艺技术参数研究
• 5.5.1 硝基胍发射药的塑化原理
• 5.5.2 影响高增面性大弧厚硝基胍发射药胶化质量的主要因素及控制方法
• 5.5.3 高增面性大弧厚硝基胍发射药胶化工艺技术条件的优化确定
• 5.5.4 高增面性大弧厚硝基胍发射药胶化加料方式的优化确定
• 5.6 高增面性大弧厚硝基胍发射药压伸成型工艺技术条件研究
• 5.6.1 压伸目的和作用
• 5.6.2 压伸过程中产生不良品的原因分析
• 5.6.3 压伸设备及压伸压力的建立
• 5.6.4 压伸时药料的受力分析
• 5.6.5 高增面性大弧厚硝基胍发射药压伸成型工艺技术参数确定
• 5.7 高增面性大弧厚硝基胍发射药切药、预烘和烘干的工艺技术条件研究
• 5.8 高增面性大弧厚硝基胍发射药成品质量情况
• 5.8.1 高增面性大弧厚硝基胍发射药原材料采用标准
• 5.8.2 高增面性大弧厚硝基胍发射药的理化测试结果及SEM分析
• 5.9 本章小结
• 6 大弧厚硝基胍发射药包覆工艺技术研究及内弹道验证
• 6.1 某新型装药用包覆药配方
• 6.1.1 包覆药用基体药组分
• 6.1.2 包覆药组分
• 6.2 包覆发射药的生产工艺流程
• 6.3 影响大弧厚包覆药性能的因素及其控制方法
• 6.3.1 实际包覆量的控制
• 6.3.2 药型对包覆厚度的影响
• 6.3.3 包覆外层阻燃剂含量的影响
• 6.3.4 包覆液加料速度一致性的影响
• 6.3.5 包覆液配制工序工艺技术参数控制方法
• 6.3.6 包覆工序工艺技术参数控制方法
• 6.4 某新型装药用发射药内弹道验证试验
• 6.4.1 某新型装药用大弧厚包覆药的理化性能
• 6.4.2 内弹道验证试验
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录