2装药的一般知识

燃气发生剂
弹射器 舵机气源 气囊


以硝化纤维素为基础，加入溶剂、安定剂等
固态胶体 半透明或不透明状


随成分及厚度的不同而不同

硝化纤维素
含能爆炸物 纤维素经过硝化作用

脱脂 用浓硝酸和浓硫酸组成的混酸处理


一般都采用棉纤维作为原料

硝化棉

混酸的组成不同，则硝化程度不同

一般是高温高压状态

忽略内压力的影响 仅考虑余容的影响

对于发动机燃烧室和弹射器高压室、低压室

一般是高温低压状态


忽略余容的影响 忽略内压力的影响

余容为非常数

在一般内弹道计算中，为简便计，常采用塞劳近似式

定容爆温 TV
火药在一定温度下绝热定容燃烧 放出的热量加热燃烧产物所达到的最高温度

定压火药力

火药燃气的气体常数与定压爆温的乘积

描述能量特性的各个参数
从各自的侧面反映了火药能量的某个特性 某一个参数不能全面反映火药能量的大小


火药能量的大小主要取决于

固体含能材料

将氧化剂和燃烧剂结合在一起

化学方法 物理方法 适当的激发能量 没有外界助燃剂（如氧）参与 生成大量的高温气体


迅速而有规律地燃烧

燃气

高温高压的燃气膨胀做功

抛射弹丸 推送火箭导弹

固态物质


不工作时，体积较小，存贮方便 使用灵活方便，适应性强
一般固体燃料（煤）等不含

本身为含能化合物(液态爆炸性物质) 成药后与硝化棉共存，火药中有两种主要成分 增加硝化甘油的含量，可以提高双基药的能量


硝化甘油的含量过高，会使加工危险性增加，且会吸湿

硝化二乙二醇（硝化二乙二醇火药）

与硝化甘油性质类似的含能溶剂

溶剂对硝化棉的溶解力较弱
药料较硬 可以制成尺寸较大的药粒

被加工成一定的形状和尺寸的火药 装填到燃烧室中使用

高压室 药室

分类方式
基本能量成分和微观结构 成型工艺 燃烧时其产物的外部特征 用途


按照基本能量成分和微观结构划分

溶塑火药（均质火药）
单基药 双基药


复合火药（异质火药）
高分子复合火药 改性双基药 三基药



燃烧稳定剂
氧化镁、碳酸钙、二氧化钛，等 改善燃烧稳定性


燃烧催化剂

铅盐

氧化铅、苯二甲酸铅、鞣酸铅、水杨酸铅，等

减小压力和温度对双基推进剂燃烧速度的影响

在各种使用温度下具有相近的内弹道性能
工艺比较成熟 可压制成型


少数浇铸成型
适合批量生产和连续生产 生产周期较短


含能混合溶剂

在枪炮、弹射器中一般不采用
C
*

p1Skp1 m
.
在火箭发动机中
速度量纲 反映

推进剂能量的大小 推进剂燃烧的完善程度


在弹射器高压室内弹道计算中也被采用

与主要参量有关
喷管喉部面积 燃烧室压力 流过喷管的燃气质量流量


密度大

单位体积内所装药量多

总冲大

当燃烧室容积与药柱装填系数确定后
火药与其气体产物总摩尔数之比

1kg火药

燃气分子量越小
比容越大 比冲越高


单位质量的火药产生的推力冲量

1kg

主要决定于推进剂本身的能量
与测试条件、发动机结构等有关 取决于


燃烧室内燃气热焓与喷管出口处排气热焓之差

反映了整个推进系统所能提供的能量

火箭、导弹外弹道学计算中的重要参数

由两种（或以上）难挥发硝酸酯组成
三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN 硝化三乙二醇TEGN 丁烷三醇三硝酸酯BTTN 等

与硝化棉共同形成均质溶塑体火药 各方面性能较好的火炮发射药


高分子复合火药

粘合剂

高分子聚和物

弹性基体和燃料 粘结
固体氧化剂 金属粉


多相混合物

各组分颗粒间有明显的界限


过氯酸铵（AP）
与其它组分相容性好 气体生成量大 生成焓大 吸湿性小 成本低 易制备


过氯酸钾（KP） 硝酸铵（AN ）

硝酸铵火药 研制之中

过氯酸锂


硝胺火药（硝胺复合推进剂）

用黑索金或奥克托金作为氧化剂
取代过氯酸铵 10%~40%


用作火炮发射药和固体推进剂
无机氧化剂过氯酸铵 金属燃料铝粉 有的还引入交联剂


组织结构上呈现多相复合物的性质

异质火药
主要用作固体推进剂 在弹射器中也可采用


以双基（硝化纤维素和硝化甘油）为粘合剂
过氯酸铵为氧化剂 铝粉为燃烧剂


比冲和密度

比复合推进剂高 比一般双基推进剂和复合推进剂的高 介于双基和复合推进剂之间

微观结构不均匀
提供可燃元素C、H、S等 常用

聚硫橡胶（聚硫橡胶火药） 聚氯乙烯（聚氯乙烯火药） 聚氨酯（聚氨酯火药）【性能较好】 聚丁二烯（聚丁二烯火药）【性能较好】


一般根据粘合剂的种类对复合火药进行命名

对火药性能有重要影响

力学性能、燃烧性能、贮存性能和制造工艺等
提供燃烧所需要的氧 生成气体工质 调节燃烧速度 提高弹性模量和机械强度

燃速


其他性质


以含有硝胺类官能团的炸药作为氧化剂

黑索金、奥克托金

部分或全部取代过氯酸铵

以双基为粘合剂

硝化纤维素和硝化甘油


能量和一般复合推进剂相当 燃烧温度低于复合推进剂 无烟 腐蚀性小


燃气中很少甚至不含氯化氢气体 对发射设备（及身管武器）和射手有利
很好的能量特性 高、低温的力学性能较差


定压爆温
火药在一定温度下，绝热定压燃烧后 放出的热量加热燃烧产物所达到的最高温度


定压爆温低于定容爆温

定压下，火药燃气要膨胀做功

定容火药力 f RTV nR0TV
火药燃气的气体常数与定容爆温的乘积 是火药所表现出来的“力量” 物理意义是“功”而不是“力”


“力”的名称是弹道学上沿用下来的


对改进内弹道性能起着重要作用
火箭发动机 弹射器


芳香族化合物
二硝基甲苯，等 缺氧


降低火药的氧平衡

降低双基推进剂的燃烧温度 减小其烧蚀性

助溶

对硝化棉有溶解能力

使双基推进剂更加致密，不易吸湿

化学安定剂

二号中定剂

等

改善化学安定性，减缓推进剂中的分解反应
防止老化 有安定剂的推进剂可贮存15~20年
乙醇乙醚混合溶剂 经过浸泡将乙醇乙醚排出


烘干

一般 硝化棉 挥发性溶剂 水分 安定剂（常用二苯胺） 94%~98% 0.2%~0.5% 0.8%~1.5% 1%~2%

溶剂溶解能力强，药料柔软

可加工成尺寸小、形状复杂的药粒

能量相对较低
对身管烧蚀小 厚度受到很大限制，一般不被制成大尺寸药柱 使溶剂易于排除

高温发软 低温发脆


以双基为粘合剂的推进剂共有的缺点

交联双基粘合剂

用橡胶类的高聚物共聚

液态橡胶预聚物聚乙二醇己二酸酯

柔性很好
在硝化纤维素大分子间形成交联的网状结构 高温不软化 低温弹性


复合双基（CDB）推进剂


以交联双基代替硝胺改性双基推进剂的双基粘合剂 保留了硝胺改性双基推进剂的优点



弹道性能稳定

残余溶剂在长期贮存过程中挥发 含量发生变化
多用作中小口径枪炮发射药 不作为固体推进剂使用


一般成分
硝化棉 硝化甘油（主溶剂） 中定剂 30%~60% 25%~40% 1%~5%
水分 其它
0.5%~0.7% 1%~3%

溶剂难以挥发
相对于乙醇、丙酮等而言 硝化甘油(硝化甘油火药)
内压力
pV1 RT
余容
比体积（比容）

内压力

微观上考虑气体分子间的引力作用

宏观上实际气体对容器壁面施加的压力要比理想气体小

高温状态下，此项可以忽略 微观上考虑分子本身的体积


余容

使得宏观上气体所能充满的空间减小 气体分子能够自由 活动的空间 亦即容积

低压状态下，此项可以忽略

在枪炮气室内


用作枪炮发射药

不存在必须驱除的挥发性惰性溶剂
常温下有良好的物理化学安定性 内弹道性能稳定 可以制成较大尺寸药柱

火箭弹、小型战术导弹主发动机 某些战术导弹的助推器 弹射器


双基发射药和双基推进剂的主要区别
双基推进剂中添加了弹道改良剂 通常只占双基推进剂质量的1%~4%


定容爆热

1kg火药燃烧所放出的热量

一定的初温下

一般取298K
隔氧 绝热 定容 燃烧产物再冷却到初温，且水为液态


爆热值大

火药经燃烧放出的化学能多

作功能力大

燃烧温度高

烧蚀较大

定压爆热

燃烧热
过量氧 完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量


火药燃烧释放化学潜能的度量

本身含有氧，不需要依靠外界供氧


燃烧

被点燃后，在极短的时间内发生剧烈的化学反应

放出大量的热 产生大量的气体工质

燃烧规律可控，满足不同的使用要求


调整火药的成分 调整形状和尺寸
以火药为代表的化学能方式为主导


在武器系统能源方面一直具有稳固地位

电磁、核能、离子、光子等发射推进方式

硝化棉的组分也不同 通常以单位质量硝化棉的含氮量来进行区分


溶塑火药

硝化棉溶解于某些溶剂形成可塑体
压实 成型


其微观结构比较均一

火药的主要成分只有硝化棉一种
硝化棉既是火药唯一的能量来源 又是保证火药强度的成分 多采用1号强棉和2号强棉的混合棉


溶剂易挥发

在制药（压制成型）后基本被排除

改善了力学性能

交联改性双基（XLDB）推进剂



以交联双基为粘合剂 加入高氯酸铵、奥克托金和铝粉 能量高 力学性能好

双基药中加入能量不高但产气较多的炸药

硝基胍

或其它含能成分，如黑索金等
比容大 爆温较低


对身管烧蚀较小

冷火药
பைடு நூலகம்

大威力枪炮发射药

实际上也是对双基药改性形成的
非均质 有时习惯上归为均质火药

混合火药（异质火药）
黑火药 烟火剂


按照成型工艺

压制成型火药
枪炮 中小型固体火箭发动机 弹射器


浇铸成型火药

大型固体火箭发动机

按照火药燃烧时其产物的外部特征
有烟药 少烟药 无烟药


按照用途分

发射药

身管武器（如枪、炮）用来抛射弹丸的火药

固体推进剂
火箭、导弹等固体火箭发动机所用的火药 弹射器常用

黑索金（RDX）和奥克托金（HMX）
高能的硝胺类炸药 理想的氧化剂

气体生成量大、无烟、不吸湿 虽然氧平衡是负值，但生成焓高 具有良好的热安定性和贮存性能 与火药其它组分的相容性好


使复合火药的能量提高

提高燃烧温度

增加火药燃气的热能 铝粉


常用

还起着抑制燃烧不稳定性的作用

冲质比大

燃烧室质量小

对理想气体状态方程中的容积修正量

1kg火药燃气分子的体积

实际气体是否能作为理想气体处理
与气体的种类有关 与气体所处状态有关


高温低压

实际气体状态方程式
目前仍在探索 范德瓦尔方程

较常用 采用有引力的刚性球分子模型 对理想气体状态方程加以修正

a p 2 V1 b RT V1

爆热

氧不足 燃烧产物中含有未完全氧化的成分

爆热在数值上小于 完全燃烧热
一氧化碳、氢气等 遇空气，将进行二次燃烧，进一步放出热量

火药燃烧后生成的气体产物所占有的体积
1kg火药 在标准状态下所占有的体积 水为汽态


燃气比容越大，其作功的能力也越大

相同条件下

燃气分子量

镁粉 等

多采用浇铸法制成各种内孔形状 直径可大到几米

主要作为中、远程导弹的固体推进剂 战术火箭和导弹发动机中也有应用


燃气有腐蚀性烟雾，对身管造成侵蚀

大部分复合火药（过氯酸铵氧化剂）

本身难于挤压成型
不适于作为枪炮发射药 在弹射器中也很少采用


改善工艺性能



新型三基火药可用做固体推进剂 可在弹射器中使用


黑火药
硝酸钾、硫磺、木炭的混合物 点火药


奔那药条
硝化棉与黑火药的混合物 点火药


烟火剂
燃烧剂与无机氧化剂、树脂的混合物 点火药

爆热 比容 燃气平均分子量 比冲 特征速度

密度 余容 爆温 火药力

提高力学性能

增塑剂 稀释剂 湿润剂 固化催化剂 固化阻止剂 防老剂 增塑剂 降感剂
交联剂 键合剂 增塑剂 燃速催化剂


改善燃烧性能


改善贮存性能

（调节剂）

燃烧稳定剂
能量高 密度大 燃速可调 使用温度范围宽 成本低 浇铸成型


发动机结构简单

在双基药中加入提高能量的固体组分