装填密度和燃烧压力对炮用发射装药附着性燃烧残渣的影响

ＣＨＩ ＥＳ ＯＵ Ｎ Ｅ Ｊ ＲＮＡ ＮＥ Ｌ ＯＦＥ ＲＧＥ Ｉ Ｔ Ｃ ＭＡＴ ＲＩ ＬＳ Ｅ Ａ
合 能材 料
２１ ０ １年
第１ ９卷
第 ５期
（ ６ ５ ４ ５ １— ６ ）
５２ ６
乔 丽 洁 ， 平 ，王 泽 山 堵
Ｋ Ｏ Ｎ 或 Ｋ Ｓ ＴＯ Ｏ 、 ｉ 等 ；二 是火 药 成 分 中的 非 能 量 成分 如苯 二 甲酸二 丁酯 、 二苯胺 、 石蜡 、 士林 、 凡 中定 剂 等 。这些 物质 在火 药 的燃 烧 过 程 中 ， 可 能产 生 金 属 有 氧化 物 、 中间有 机物 、 游离 碳颗粒 等凝 聚相 。
多余 的 Ｃ和 ｓ参加 第二步还原过程 ， 为吸热反应 。
４Ｋ２ ＣＯ ３＋ ７Ｓ Ｋ２ Ｏ ４＋ ３Ｋ２ ２＋４ＣＯ ２ ＿ Ｓ Ｓ
４Ｋ Ｓ ４＋７Ｃ—｝ ２Ｏ ２Ｋ２ ＣＯ ３＋２Ｋ２ ２＋５ＣＯ２ Ｓ
由于还 原反 应进 行 较 缓慢 ， 因此 在 火 炮 装药 射 击 时 ， 火药 的第 二 步 反 应 有 可 能 不 完 全 ， ｇ黑 火 药 黑 １ ｋ
２ ２ 发射 药 附着性燃 烧 残渣测 试 方法 ．
附着在 药 室 内的残 渣会影 响正 常 的装 药 ；附 着 在膛 线
内 的残 渣 会 随着射 击 的进行 磨损 膛线 。国 内外 关 于射 击 燃烧 残 渣 的主要 研究 大 多 数 集 中在 枪 药 方 面 ， 王 如 琼 林等 在枪 用发 射 药燃 烧 残 渣 测 试 方 面 、 高分 子 钝 感
装 填 密 度 和 燃 烧 压 力 对 炮 用 发 射 装 药 附 着 性 燃 烧 残 渣 的 影 响
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文 章 编 号 ：１ ０ －９ １ ２ １ ） ５０ ６ —４ ６９ ４ （ ０ ０ －５ １０ ０ １
装 填 密 度 和燃 烧 压 力对 炮 用 发射 装 药 附 着性 燃 烧残 渣 的影 响
试 验测 试发 射药 种类 与 两 种 点 火药 在 不 同装填 密 度 、 不 同燃 烧压力 下 产生 的附着 性燃 烧 残渣 ；研究 发 射药
装填 密 度 、 火药 种类 和 燃 烧 压 力对 附着 性 燃烧 残 渣 点
术 的基 础 。实 际射击 中 ， 烧残 渣 可分 为附 着性 残渣 、 燃 漂 浮性 残渣 和沉 降性 残 渣 ３种 。炮 用 发 射 药 连 续 射击 后 附着性 残 渣堵 塞 药 室 ， 重 时 导 致 炮 弹 留膛 的 严 后果 ， 响 勤 务 处 理 。 即使 燃 烧 残 渣 能 吹 出 炮 管 ， 影
燥箱 中干燥处 理 ， 到发射 药 附着性燃 烧残 渣量 。 得
时 ， 漂浮 性残 渣也 较 大 ； 用 高 氧 含量 的高 分 子钝 其 采
感剂 和 新型 安定 剂 的高分 子钝 感枪 药具 有 洁净 性燃烧 特性 。而有关 炮 用发射 药 附着 性燃 烧残 渣方 面 的研究 报道 较少 。
也容 易暴 露 目标 ， 易造 成环 境污 染 。 如某 外 贸型号 武 器 火 炮 模 块装 药 射 击 后 ， 模 块 该
量 的影 响 ；并 与靶场 射击 中的测试结 果进 行 比较 。
２ 附着 性 燃 烧 残 渣 理 论 分 析 和 测 试 方 法
２ １ 实验 设 备及样 品 ．
表 １ 单基 药在 不 同点火 药 和不 同装填 密度 下 的附 着性燃 烧残 渣
Ｔ ｂｅ １ ａ ｌ Ａｄ ｅ ｉｅ ｅ ｓ ｏ ｂ ｓｉ ｎ ｅ ｉ ｕ ｏ ｉ ｇ ｅ ｂ ｓ ｄ ｈ ｓｖ ｎ ｓ ｃ ｍ ｕ ｔ ｒ ｓ ｅ ｆ ｓｎ ｌ— ａ ｅ ｏ ｄ
ｐ ｏ ｅ ｌｎ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｈ ｒ ｅ ｄ ｎ ｉ ｎ ｏ ｅ ｒ ｐ ｌ ｔｕ ｄ ｒ ｆ ｅ ｔｃ ａ ｇ ｅ ｓ ｙ ａ ｄ ｐ ｗｄ ｒ ａ ｄｉ ｅ ｔ
击 燃烧 残渣 。具 体操 作过 程为 ： 发 射 药按 不 同的装 将 填 密度 置于 密 闭爆 发器 中 ， 别 使 用 清 洁点 火 药 和 黑 分 火 药 ；打 开 密 闭 爆 发 器 ， 用 已 预 先 干 燥 、 量 的海 使 定 绵 ， 去离 子水擦 尽 密闭爆 发器 内壁 粘附 的残渣 ， 干 蘸 在
； ∞ ８∞
侣 侣 他 ０ ０ ０ ６ ０
０ ４００ ． ． ２０１ ．６０１ ． ．２ ． ０ ６ ０ ８Ｏ １ １ ． ０１ ８０２ ２ ０ ００ ４ ００ △ ／ ．ｍ。 ｇｃ ３
图 １ 装 药 密 度 、 射药 和点 火 药 种 类 对 炮 用 固 态 附 着 性 燃 烧 发
乔丽洁， －， 堵 ？ 王泽山 －
（ 京 理 工 大 学 化 工 学 院 ，江 苏 南 京 ２ ０ ９ ） 南 １０ ４
摘
要 ： 密 闭爆 发器 试 验 研 究 了单 基 、 用 三基 发 射 药 在 不 同 装 填 密 度 （ ．５～ ．０ｇ・ ｍ ） 不 同 试 验 压 力 （ ９～１ ５ＭＰ ） 不 ００ ０２ ｃ 、 ４ ０ ａ 和
燃 烧残 渣都 减少 ， 三 基 药 燃烧 残 渣 数 量 的相 对 变 化 且
发射 装药 用点 传火 材 料 主 要 为黑 火 药 ， 燃 烧 反 其
应分 为两 步 ： 第一 步 为迅 速 的氧 化 过程 ；第 二步 为 较 缓慢 的还 原过 程 。氧化 过程如 下式 所示 ， 为放 热反 应 。
１ ０ＫＮ Ｏ ３＋ ８Ｃ ＋３Ｓ ２Ｋ２ —｝ ＣＯ ３＋３Ｋ２ Ｏ ４＋６ＣＯ ２＋５Ｎ２ Ｓ
种类对炮 用固态附着性燃烧 残渣量 的影 响如图 １ 。
ｂ ｃ ｗ ｅ ｌ ｋｐ ｄ ｒ ａ ｏ ～朋 。 ｂ ｃ ｗ ｅ ｌ ｋｐ ｄ ｒ ａ ｏ Ｃ Ｉｏ ｄ ｒ Ｂ ｐ ｗ ｅ ＣＢ ￣ｗ ｅ Ｊ ｄｒ
。
．
３ ２ 不 同装填密 度 下的测 试结 果 ． 发射 药在 密 闭爆 发 器 中 的燃烧 产 物 有 气体 、 和 水 固态 物质 。实验 中收集 的残 渣 为 固态 物 质 ， 闭爆 发 密 器 中附着 性燃烧 残渣 测试 结果 见表 １ 表 ２ 、 。表 １ 表 ２ 、 中 ｍ 为 点火 药 药 量 ；ｍ 为 发射 药 装 药量 ；Ａ为装 填 密度 ， △＝ｒ／ ， 发 射药 装 药量 ， 为 密 闭爆 发器 ｎ ｍ ｗ０ 实 际标 定 容积 ；ｍ 为 固态 附 着性 燃 烧 残 渣 总 量 ；Ｗ 为 固态 附着 性燃 烧残 渣质 量分数 。
收 稿 日期 ：２ １ －６２ ；修 回 日期 ： ０ １０ ．７ ０ １０ －１ ２ １ －６２
作 者 简 介 ：乔 丽 洁 （９ ９一）， ， 士 研 究 生 ， 要 从 事 含 能 材 料 的 清 １６ 女 博 主 洁 燃 烧ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ研 究 。 ｅｍａｌ ｉ ｊ ６ ４ １ ６ ｃ ｍ — ｉ ａ ｉ ２ ＠ ２ ．ｏ ：ｑ ｏ ｅ
中 图 分 类 号 ： ；５ Ｏ６ Ｔ５ ； ４ 文献 标 识 码 ： Ａ ＤＯＩ １ ．９ ９ ｊｉ ｎ１ ０ －９ １ ２ １ ． ５ ０ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ．０ ６９ ４ ．０ １ ０ ． １ ｓ ８
采 用密 闭爆 发器 定容 燃 烧 试 验 进行 模 拟 研 究 ， 重点 对
实验设 备 ： 际标 定容 积 Ｗｏ ０ １ ｍ 实 ＝１ ． ６ ｃ 的密 ｏ
闭爆 发器 测试 系统 。
装 药 为 ３号装 药 ， 附着 性燃 烧 残 渣 较 多 。 附着 在 炮 闩
处 的残渣 会 因 累积 而 影 响 炮 闩开 关 ， 至 损 坏 炮 闩 ； 甚
实验样 品 ： 射药 为 １ 发 粒状 单基 药 和三 基 药 ； ９孔 点火 药为 多孔 硝化 棉点 火药 （ Ｂ ） 黑火药 。 Ｃ １和
同 装 药 量 的点 火 药 （ 火 药 和 清 洁 点 火 药 （ Ｂ ） 的 附 着 性 燃 烧 残 渣 量 。 比较 了试 验 结 果 和 靶 场 射 击 结 果 。结 果 表 明 ， 着 装 填 密 黑 Ｃ Ｉ） 随 度 和 燃 烧 压 力 的增 加 ， 着性 燃 烧 残 渣 减 少 。Ｃ Ｉ 火 药 使 发 射 药 燃 烧 残 渣 量 减 少 。 用 密 闭 爆 发 器 得 到 的三 基 药 附 着 性 燃 烧 残 渣 附 Ｂ点 是 单 基 药 的 １ ６倍 ； 场 射 击 试 验 中 ， 基 药 的 附着 性 燃 烧 残 渣 是 单 基 药 的 １ ５倍 ， 明两 种 结 果 基 本 一 致 。 ． 靶 三 ． 表 关 键 词 ： 理 化 学 ； 射 装 药 ；附 着 性 燃 烧 残 渣 ；装 填 密 度 ； 烧 压 力 ； 拟 燃 烧 实 验 物 发 燃 模
残 渣 量 的影 响
Ｆ ｇ １ Ｔｈ ｆ ｃ ｆｃ ａ ｇ ｅ ｓ ｙ ｏ ｐ ｌ ｎ ｎ ｉ ｅ ｅ ｔ ｉ ． ｅ ｅｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｄ ｎ ｉ ｆｐ ｏ ｅ ｌ ｔ ａ ｄ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｔ ｒ ａ ｆ ｐ ｗｄ ｒｏ ｄ ｅ ｉｅ ｅ ｓ ｃ ｍｂｕ ｔ ｎ ｒ ｓｄ ｅ ｏ ｕ ｒ ｐ ｌ ｎ ｏ ｅ ｎ ａ ｈ ｓｖ ｎ ｓ ｏ ｓｉ ｅ ｉ ｕ ｆｇ ｎ ｐ ｏ ｅ ｌ ｔ ｏ ａ
表 ２ 三基 药在 不 同点火 药 和不 同装填 密度 下 的附着 性燃 烧 残渣
Ｔ ｂｅ ２ ａ ｌ Ａｄ ｅ ｉｅ ｅ ｓ ｏ ｂ ｓｉ ｎ ｅ ｉ ｕ ｏ ｒ ｌ — ａ ｅ ｈ ｓｖ ｎ ｓ ｃ ｍ ｕ ｔ ｒ ｓｄ ｅ ｆ ｔｉ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｐ ｐ ｏ ｅ ｌ ｎ ｆ ｒ ｎ ｈ ｒ ｅ ｄ ｎ ｉ ｎ ｇ ｉ ｏ ｏ ｒｐ ｌ ｔ ａ ｏｎ ｄｉｅ ｅ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｙ ａ ｄ ｉ ｎｔ ｎ ｐ ｗｄ ｒ ｃ ｔ ｉ ｅ
从 图 １可知 ， 黑火 药为 点火药 时 （ 曲线 ａ和 ｂ ， ） 在
装 填密 度小 时 ， 三基 药 和 单 基 药都 产 生 很 多 的 固态 附
着 性燃 烧残 渣量 ， 这是 因为发 射药 燃烧 不完 全造 成 的。 随着装 填密 度增 大 ， 烧压 力增 大 ， 者 的固态 附着性 燃 两
炮 用发 射 药 的附着 性 燃 烧 残 渣 ， 过测 试 发 射 药 通 在 密 闭爆 发器 内 的燃 烧 残 渣 质 量 ， 拟评 价 其 实 际 射 模
枪 药 洁 净燃 烧 方 面进 行 了研 究 ’ ， 果 是 ：不 同枪 结
用 发射 药 的残 渣 生 成 量 差 异 很 大 ，附 着 性 残 渣 较 大
３ 结 果 与 讨 论
３ １ 炮用发射 药和点传火 系统的 附着性燃 烧残渣分析 ． 发射药 的 附着性 燃烧 残渣 主要 有 两个 来 源 ：一 是
溶 塑火 药 中 含 有 的 少 量 无 机 盐 类 和金 属 氧 化 物 ， ： 如
本研 究针 对炮 用 发 射 药 的 附 着性 燃 烧 残 渣 问题 ，
燃 烧后 约生 成 固体粒 子 ０ ５ ２ ｋ … ．２ ｇ 。
由表 １与表 ２比较结 果 可知 ， 在点 火药 药量 一样 、
装填密度一样 的条件下 ， 三基药 比单基药 产生 的残渣 量 多 。但与单基 药相 比， 变点 火 药 的种类 ， 附着 性燃 改 其
烧残渣量 的相对 变化较小 。装 填密度 、 发射药 和点火 药
１ 引 言
近 几年 来 ， 用 发 射 药燃 烧 洁净 性 方 面 存 在 的 问 炮 题 已引起广 泛关 注 ” 。研究 有效 的炮 用发 射药 燃烧 残 渣测 试评 价方 法 ， 改进 和应 用 发 射 药 洁 净 燃烧 技 是
发 射药 、 点火 药 的 附着 性 燃 烧 残渣 进 行 了 分 析 。模 拟