LOVA发射药点火燃烧性能

ΞLOVA 发射药点火燃烧性能张玉成,杨丽侠,蒋树君(西安近代化学研究所,陕西西安　710065)摘要:制备了含有两种不同黏结剂的低易损性发射药(即LOVA 发射药),并应用点火燃烧模拟装置与密闭爆发器对其点火燃烧性能进行了研究。

结果表明,LOVA 发射药难点火,但在点火药中添加高氯酸铵后可有效改善LOVA 发射药的点火性能。

LOVA 发射药燃烧具有燃速系数低、燃速压力指数高等特点。

关键词:低易损性发射药;点火;燃烧;密闭爆发器中图分类号:TQ 562 文献标识码:A 文章编号:100727812(2004)022*******Ign ition and Com bustion Behav iors of LOVA Gun Propellan tZHAN G Yu 2cheng ,YAN G L i 2xia ,J I AN G Shu 2jun(X i ′an M odern Chem istry R esearch Institute ,X i ′an 710065,Ch ina )Abstract :　Tw o k inds of LOVA gun p ropellants w ith different binders w ere p repared .T hey are L 15A(RDX 76%,N C 4%,DO P 8%)and L 13A (RDX 76%,N C 4%,CAB 12%,A T EC 8%)respectively .T he igniti on and com busti on behavi o rs w ere investigated w ith a clo sed bom b and a si m ulato r of igniti on and com busti on .T he results indicate that the LOVA gun p ropellants are difficult to be ignited ,how ever ,its igniti on behavi o r can be i m p roved by adding A P into the igniter .T he LOVA gun p ropellants have the characteristic of low er coefficient and h igher exponent to its exponential fo r m ula of burning rate versus p ressure .T he rule of gas generati on and burning behavi o r in the initial stage of the tw o LOVA samp les w ere studied by the clo sed bom b tests at the sam e igniti on conditi on .It is found that there is a rap id increasing of gas generati on rate fo r the LOVAp ropellant w ith energetic binder .It show s that the LOVA p ropellant w ith energetic binder has a better igniti on ability compared to the LOVA p ropellant w ith inert binder .Key words :　LOVA gun p ropellant ;igniti on ;com busti on ;clo sed bom b引 言低易损性发射药(简称LOVA 发射药)是一种使用和勤务处理中安全性好,具有较高的生存能力的火药,对高速破片和火焰等反应迟纯,不易烤燃和殉爆[1],可提高弹药的安全性和武器系统战场的生存能力。

国外自20世纪70年代以来,先后研制成EX 99、M 43等制式LOVA 发射药。

本文针对LOVA 发射药的低易损性对其点火燃烧性能的影响,研究了不同黏结剂的LOVA 发射药配方的点火燃烧性能,并初步提出了其改善的技术途径。

1　实验与分析LOVA 发射药通常是由高能耐热炸药RDX 或HM X 加黏结剂组成。

为研究不同黏结剂对LOVA 发射药点火性能的影响,分别制备了以含能黏结剂GA P 和惰性黏结剂CAB 为黏结剂的LOVA 发射药样品,并进行了密闭爆发器和点火燃烧模拟试验。

1.1　样品的准备采用溶剂法制备工艺,制备了两种LOVA 发射药样品。

样品L 15A 由RDX 76%,N C 4%,含能黏结剂GA P 12%,增塑剂,中定剂组成;样品L 13A 由RDX 76%,N C 4%,惰性黏结剂CAB 12%,增塑剂,中14　第27卷第2期2004年5月火炸药学报Ch i nese Journa l of Explosives &Propellan tsΞ收稿日期:2003-10-18作者简介:张玉成(1977-),男,硕士研究生,从事发射药装药技术研究。

定剂组成。

参比药样品GR 5A 选用已定型硝胺发射药(RDX 25%)。

1.2　点火燃烧模拟实验点火燃烧模拟装置药室容积为120m l ;点火调节板喷孔为53mm ×4mm ,压力调节板喷孔为53mm×1mm ;样品装填密度:0.1g c m 3;点火方式:电底火+点火药。

1.2.1　不同点火药对LOVA 发射药点火性能的影响采用N C 0.18g +B P (2#小粒黑)0.3g 与B P 0.3g +A P 0.3g 两种配方的点火药进行点火试验。

计算点火压力为5M Pa ,(包含电底火中的0.3g N C )[2],试验结果见表1。

使用N C B P 点燃L 15A 和GR 5A 样品时,GR 5A 发射药可以正常点火燃烧,L 15A 发射药没有被点燃,说明LOVA 发射药难以点火。

L 15A 发射药中RDX 的含量在75%以上,RDX 的热分解过程对LOVA 发射药的点火阶段的影响占主导地位。

从D SC 曲线可以看出,RDX 的热分解分为吸热过程(203～207℃)和放热过程(207～253℃)。

正因为RDX 有一个熔融吸热的过程,使得LOVA 发射药点火延迟时间较长。

当用A P 替代N C 以后,两种样品均被点燃,而且延迟时间相近。

说明A P 可以有效地改善LOVA 发射药的点火性能,使其与定型硝胺发射药的点火性能接近。

表1　不同点火剂配方对LOVA 发射药点火性能的影响T able 1　Igniti on behavi o rs of LOVA gun p rop llants w ith different igniters序号样品点火药P m M Pa t m m s t 1 m s备注1L 15A N C +BP 3.242.56未点燃2GR 5A N C +BP 38.6053.0240.7点燃3L 15A BP +A P 22.9244.5424.6点燃4GR 5ABP +A P44.5530.9218.9点燃注:P m 和t m 为P 2t 曲线的最大压力和达到最大压力的时间;t 1为燃烧室压力达到10M Pa 的时间;t 1为发射药点火延迟时间。

表2　点火药的性能[3]T able 2　Characteristic of igniters点火剂T pK分解(燃烧)产物的体积分数O 2CO 2H 2O N 2产物气体质量分数N C23400.1020.1890.1111.00BP19900.5×10-50.3150.0790.1770.55BP A P 23400.1010.1870.3480.1420.68表2给出了几种点火药采用NA SA 2L ew is 热化学编码计算得到的有关数据(B P与A P 的质量比为1∶1)。

从中可以看出,B P A P 点火药燃烧产物中的O 2含量明显高于其它两种点火药。

因此,采用B P A P 点火药,在LOVA 发射药点火阶段,A P 分解后氧的加入,有利于促进燃烧反应的进行,从而改善了发射药的点火性能。

火药的氧系数是火药中所含的氧化元素物质的量与火药中所含可燃元素完全氧化所需要氧的物质的量之比,5=∑n o ,j ∑n f ,i 。

由该式计算出的B P +A P 、N C +B P 点火药的氧系数为1.155,0.628。

在LOVA 发射药点火药配方设计时,可用氧系数来衡量点火药的富氧程度。

氧系数究竟在怎样的一个范围内,还有待于进一步的研究。

1.2.2　不同黏结剂的LOVA 发射药点火性能差别表3　不同黏结剂的发射药点火性能T able 3　Igniti on behavi o rs of LOVA gun p rop llant w ith different binders 序号样品黏结剂P m M Pa t m m s t 1 m s5L 13A CAB 18.5744.7814.46L 15AGA P34.1529.246.8采用B P (0.48g )+A P (0.48g )点火药对两种发射药样品进行点火试验,计算点火压力为8M Pa ,试验结果列于表3。

从表3可以看出,L 13A 发射药的点火延迟时间约为L 15A 点火延迟时间的2倍,因此,采用含能黏结剂改善了LOVA 发射药的点火性能。

1.3　密闭爆发器实验24火炸药学报第27卷第2期　密闭爆发器容积为98m l ,实验时本体壁温控制在15±1℃。

点火药为2#N C ,点火压力为10.98M Pa ,点火电流为2～3A ;装填密度为0.2g c m 3;样品及点火药的称量精确到0.0001g 。

由密闭爆发器试验得到GR 5A 硝胺发射药、L 13A 和L 15A 发射药样品的u -P 曲线和#-Ω曲线,如图1、2所示。

图1　样品的u -P 曲线图2　样品的#-Ω曲线F ig .1　u -P curves of the samp leF ig .2　#-Ωcurves of the samp le表4　发射药燃速曲线拟合结果T able 4　R esults of the burning rate curve　fit w ith an exponential fo r m ula 样品燃速系数(c m ・s -1・M Pa-n)压力指数GR 5A 0.0621.00L 13A 0.0161.26L 15A0.0111.31 利用最小二乘法对图1的u -P 曲线在10～200M Pa 进行指数式拟合,结果见表4。