低易损浇注HMX

易 损 性 或 安 全 性 能 ，但 是 炸 药 的 能 量 势 必 降 低 ；为 提 高 炸 药 能 量 ，孙 利 杰 等［9］开 展 了 高 固 体 含 量 浇 注 PBX 炸 药工艺研究，制备了 90% 固含量 RDX/Al 基 PBX 炸药， 炸 药 实 测 爆 速 7.8 km·s-1；欧 亚 鹏 等［10］通 过 浇 注 炸 药 粘 结 剂 体 系 设 计 制 备 了 90% 固 含 量 HMX 基 PBX 炸 药 ，爆 速 达 到 8560 m·s-1，密 度 1.684 g·cm-3，未 见 到 关于这些炸药低易损性能的报道。为进一步提高能 量 ，近 年 来 金 浩 博［11］、张 峰 峰［12］等 开 展 了 浇 注 炸 药 的
收 稿 日 期 ：2020‑10‑06 ；修 回 日 期 ：2021⁃02‑02 网 络 出 版 日 期 ：2021⁃04⁃13 作 者 简 介 ：曹 仕 瑾（1983-），女 ，高 级 工 程 师 ，主 要 从 事 含 能 材 料 配 方 与 工 艺 研 究 。 e⁃mail：qiucqj123@ 通 信 联 系 人 ：李 忠 友（1973-），男 ，研 究 员 ，主 要 从 事 含 能 材 料 研 究 。 e⁃mail：lizhongyou1s@
引 用 本 文 ：曹 仕 瑾 , 李 忠 友 , 熊 伟 强 , 等 . 低 易 损 浇 注 HMX-Al 基 PBX 炸 药 设 计 与 性 能 [J]. 含 能 材 料 , 2021,29（7）：650-657. CAO Shi‑jin,LI Zhong‑you,XIONG Wei‑qiang,et al. Design and Performance of a Low Vulnerability PBX with HMX and Al[J]. Chinese Journal of Energetic Materials（Hanneng Cailiao）, 2021,29（7）：650-657.
感 度 爆 炸 概 率 法 ”进 行 ，样 品 质 量（5 0 ± 1）m g，落 锤 质 量 10 kg，落高 25 cm；摩擦感度测试按照 GJB 772A-1997 方 法 602.1“ 摩 擦 感 度 爆 炸 概 率 法 ”进 行 ，样 品 质 量 （20±1）mg，正 压 力 3.92 MPa，摆 角 90°；起 爆 感 度 测 试 按 照《军 用 混 合 炸 药 配 方 评 审 适 用 试 验 方 法 汇 编》方 法 208.1“炸药雷管感度”进行。
650 文 章 编 号 ：1 0 0 6 ⁃9 9 4 1（2 0 2 1）0 7 ⁃0 6 5 0 ⁃0 8
曹 仕 瑾 ，李 忠 友 ，熊 伟 强 ，王 鹏 ，张 天 福 ，程迪 ，高 扬
低易损浇注 HMX⁃Al 基 PBX 炸药设计与性能
曹仕瑾 1，2，李忠友 1，2，熊伟强 1，王 鹏 1，张天福 1，程 迪 1，高 扬 1
（1. 湖北航天化学技术研究所，湖北 襄阳 441003；2. 航天化学动力技术重点实验室，湖北 襄阳 441003）
摘 要： 为提高 HMX⁃Al 基混合炸药的能量和低易损性能，通过分析计算 Al 含量、奥克托今（HMX）含量对炸药爆轰性能的影响规
律，确定了高固含量含铝 PBX（polymer bonded explosive）炸药设计依据，在此基础上通过三级颗粒级配优化、固化体系筛选及降感
2.76 mm·μs-1，在 快 速 烤 燃 、慢 速 烤 燃 、子 弹 撞 击 试 验 中 响 应 程 度 均 为 低 反 应 等 级 的 燃 烧 反 应 ，炸 药 综 合 性 能 优 良 ，预 估 贮 存 寿 命
20 年以上，是一种长寿命低易损浇注炸药。
关键词：杀爆战斗部；浇注 PBX 炸药；低易损性；爆轰性能；金属加速能力
（4） 低易损性能 慢 速 烤 燃 试 验 按 照《军 用 混 合 炸 药 配 方 评 审 适 用 试 验 方 法 汇 编》方 法 701.1“ 炸 药 慢 速 烤 燃 试 验 法 ”进 行 ，以 1 ℃ ·min-1 升 温 速 率 加 热 烤 燃 弹 发 生 响 应 或 温 度 达 到 400 ℃ 为 止 ，以 响 应 温 度 和 烤 燃 弹 壳 体 的 变 形 状 况 评 价 其 慢 速 烤 燃 特 性 。 快 速 烤 燃 试 验 按 照《军 用 混 合 炸 药 配 方 评 审 适 用 试 验 方 法 汇 编》方 法 702.1“炸 药 快 速 烤 燃 试 验 ”进 行 ，根 据 试 样 发 生 反 应 的 剧 烈 程 度 ，评 定 其 快 速 烤 燃 特 性 。 子 弹 撞 击 试 验 按 照《军 用 混 合 炸 药 配 方 评 审 适 用 试 验 方 法 汇 编》方 法 704.1“炸 药 12.7 mm 子 弹 撞 击 试 验 ”进 行 ，通 过 观 察 试 验 现 象 、回 收 样 品 残 骸 、观 察 见 证 板 综 合 判 断 响 应 程 度 。 三 项 试 验装药尺寸均为 Φ60 mm×240 mm，壳体厚度 3 mm， 两头有带螺纹端盖。 （5） 力学性能 抗 拉 强 度 测 试 按 照 GJB 770B-2005 方 法 413.1 “ 最 大 抗 拉 强 度 、断 裂 强 度 、最 大 伸 长 率 和 断 裂 伸 长 率 单 向 拉 伸 法 ”进 行 ，采 用 B 型 哑 铃 试 件 ；抗 剪 强 度 测 试 按 照 GJB 772A-1997 方 法 415.1“ 抗 剪 强 度 双 剪 法 ” 进 行 ；抗 压 强 度 测 试 按 照 GJB 772A-1997 方 法 416.1 “抗压强度 压缩法”进行。 （6） 热性能 热 安 定 性 测 试 按 照 GJB772A-1997 方 法 501.2 “ 真 空 安 定 性 试 验 压 力 传 感 器 法 ”和 方 法 503.1“ 安 定 性 75 ℃ 加 热 法 ”进 行 ；爆 发 点 测 试 按 照 GJB772A1997 方法 606.1“爆发点 5 s 延滞期法”进行。 （7） 加速贮存性能 按 照 GJB736.8-1990 火 工 品 试 验 方 法“71 ℃ 试 验 法 ”进 行 加 速 老 化 试 验 。
中 图 分 类 号 ：T J5 5
文 献 标 志 码 ：A
D O I：1 0 .1 1 9 4 3 /C JE M 2 0 2 0 2 7 0
1 引言
杀 爆 战 斗 部 是 应 用 最 广 泛 的 战 斗 部 类 型 之 一 ，其 战 斗 部 装 药 爆 炸 后 产 生 大 量 破 片 和 爆 炸 冲 击 波 ，对 目 标 进 行 毁 伤 ，是 大 型 战 斗 部 常 用 的 装 药 形 式 。 爆 速 、爆 热 、金 属 加 速 能 力 是 评 价 其 装 药 性 能 的 重 要 指 标 ，爆 速 和 金 属 加 速 能 力 决 定 了 炸 药 的 破 片 毁 伤 效 能 ，而 爆 热 则 影 响 炸 药 的 冲 击 波 超 压 ，因 此 为 了 优 化 这 三 个 指 标 ， 炸 药 配 方 中 常 加 入 铝 粉［1］。 目 前 ，国 内 这 类 炸 药 主 要 采 用 压 装 含 铝 炸 药 和 2，4，6⁃三 硝 基 甲 苯（TNT）为 载 体 的 熔 铸 炸 药 ，这 些 炸 药 均 采 用 压 、铸 装 方 式 ，适 于 炮 弹 、火 箭 弹 等 小 尺 寸 装 药 ，对 于 较 大 尺 寸 和 复 杂 结 构 的 战 斗 部 装 药 适 用 性 差 ，同 时 这 类 炸 药 安 全 性 能 较 差 ，已 无 法 满 足 钝 感 、低 易 损 性 弹 药 的 发 展 需 求 。 浇 注 PBX 炸 药 具 有 安 定 性 好 、易 损 性 低 、力 学 性 能 好 、成 型 性 优 良 等 特 点［2］，能 满 足 新 型 作 战 需 求 ，已 成 为 不 敏 感 弹 药
获得应用。国内以典型配方 PBXN⁃109 炸药为基础开 展了浇注 PBX 的性能研究，罗观等［2］以硝基胍（NQ）或 NTO 部分代替 RDX 考察了浇注炸药的低易损性能， 谢 虓 等［8］研 究 了 1，1⁃二氨基⁃2，2⁃二硝基乙烯（FOX⁃7） 替 换 HMX 对 浇 注 PBX 炸 药 安 全 性 能 的 影 响 ，这 些 研 究以钝感炸药替代部分主炸药的方式提高了炸药的低
将原材料 HTPB、Al 粉、功能助剂等按一定配比称 量 好 ，预 混 均 匀 。 分 步 加 入 HMX，采 用 立 式 混 合 机 捏 合 、真 空 浇 注 、固 化 制 备 出 均 匀 致 密 炸 药 试 样 ，根 据 测 试要求加工成待测试件。 2.3 测试方法和条件
（1） 爆轰性能 装药密度按 GJB772A-1997 方法 401.2“药柱密度 液体静力称量法”进行，药柱尺寸：Φ30 mm×30 mm。 爆 速 测 试 按 GJB772A-1997 方 法 702.1“ 爆 速⁃电 测 法 ”进 行 ，单 发 药 柱 尺 寸 ：Φ30 mm×30 mm；爆 压 测 试 按 照 GJB772A-1997 方 法 704.2“ 爆 压⁃锰 铜 压 力 传 感器法”进行，试样尺寸：Φ30 mm×60 mm，Φ30 mm× 10 mm；爆 热 测 试 按 照 GJB772A-1997 方 法 701.1“爆 热⁃恒 温 法 和 绝 热 法 ”进 行 ，药 柱 状 态 为 Φ25 mm 中 心 带 雷 管 孔 药 柱 ；圆 筒 试 验 按 GJB772A-1997 方 法 7 0 5 .2“ 标 准 圆 筒 试 验 法 ”进 行 。 （2） 工艺性能 药浆工艺性能按照 Q/G147-2004 复合固体推进 剂 药 浆 黏 度 测 定 ⁃哈 克 粘 度 计 法 进 行 。 对 出 料 药 浆 进 行 50 ℃ 保 温 ，测 试 出 料 1，3，5 h 药 浆 的 粘 度 和 屈 服值。 （3） 安全性能 撞击感度测试按 GJB772A-1997 方法 601.1“撞击
2 实验部分
2.1 主要原材料 H M X ，工 业 级 ，甘 肃 银 光 化 学 工 业 集 团 有 限 公 司 ，
其 中 粗 、中 、细 HMX 粒 径 范 围 分 别 为 450~220 μm， 100~200 μm，40 μm 以下；Al 粉，粒径范围 2~13 μm， 工 业 级 ，鞍 钢 实 业 微 细 铝 粉 有 限 公 司 ；端 羟 基 聚 丁 二 烯 （H T P B），Ⅲ 型 ，工 业 级 ，黎 明 化 工 研 究 院 ；IP D I，工 业 级 ， 德国拜耳公司；甲苯二异氰酸酯（TDI），工业级，黎明化工 研究院；其它组分及助剂自制，纯度大于等于 99%。 2.2 样品制备
Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.29, No.7, 2021（650-657）
含能材料

低 易 损 浇 注 HMX⁃Al 基 PBX 炸 药 设 计 与 性 能
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工 艺 性 能 及 混 合 固 化 工 艺 数 值 模 拟 研 究 ，可 见 进 一 步 提高浇注炸药的能量并兼顾低易损性能仍有很大的发 展 空 间 ，尤 其 是 以 性 价 比 较 高 的 HMX⁃Al 为 主 成 份 的 炸药配方。为此，本文通过分析 Al 含量对杀爆炸药能 量 的 影 响 规 律 和 配 方 工 艺 研 究 ，设 计 制 备 了 一 种 高 性 能 低 易 损 HMX⁃Al 基 浇 注 PBX 炸 药 GOL⁃42，开 展 了 爆 轰 性 能 、圆 筒 试 验 、机 械 感 度 、低 易 损 性 试 验 和 力 学 性 能 、热 性 能 、贮 存 老 化 性 能 等 研 究 。
的重要发展方向。
国外钝感含铝浇注杀爆炸药的代表配方有德国的 KS22a（黑 索 今（RDX）/Al/粘 结 剂 67/18/15）［3］、美 国 的 PBXN⁃109（RDX/Al/粘 结 剂 64/20/16）［4］、PBXW⁃114 （HMX/Al/粘 结 剂 78/10/12）［5］、DLE⁃C050（HMX/Al/ 粘 结 剂 74/15/11）［6］、DLE⁃C067（3⁃硝 基⁃1，2，4⁃三 唑⁃5⁃酮（NTO）/RDX/Al/粘 结 剂 88/12）［7］等 ，大 部 分 炸 药已通过美军标钝感试验或者全弹不敏感试验考核，
剂、工艺助剂的选择应用，制备了固相含量 90%（HMX/Al=75/15）的端羟基聚丁二烯（HTPB）/异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）黏结体系
浇注固化炸药 GOL⁃42，炸药工艺及安全性能优良。按照 GJB772A 等方法对 GOL⁃42 炸药进行了爆轰能量、低易损性、力学性能、热
性能及加速贮存性能测试，结果表明：该炸药实测密度 1.782 g·cm-3、爆速 8251 m·s-1、爆压 26.9 GPa，Φ25 mm 圆筒试验格尼系数