不同粒径黑火药点火过程中与纤维素壳体材料的热相互作用

作者：李玉雪; 田小涛; 马伊凡; 刘佩进; 严启龙^*

来源：兵工学报, 2023, 1-11.

• 黑火药
• 热相互作用
• 分解产物
• 燃速
• 火焰结构

为了研究点火装置中纤维素外壳对不同粒径黑火药固相反应放热特性、反应气相产物、点火燃烧特性等方面的影响，制备系列黑火药/纤维素复合物样品，并采用扫描电子显微镜(SEM)表征其微观结构和形貌。通过同步热分析仪(DSC-TG)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)联用，研究纤维素对黑火药热反应性能的影响。用氧弹量热仪测量各样品的爆热，利用综合燃烧诊断系统(高速相机和高速红外热像仪)获得黑火药及其纤维素复合物燃速与火焰温度分布。研究结果表明：纤维素会降低黑火药放热量，当纤维素含量为33.33%时，两种黑火药的总放热量分别降低了66.4%和58.5%；纤维素并未改变黑火药热解路径；黑火药的主要气相产物分别为H2O、CO2和NO2，与纤维素复合后除浓度变化外，气相产物种类保持不变；纤维素仅影响黑火药能量释放过程，但对不同粒径黑火药的能量释放影响的差别较小，与纤维素复合后能量释放变化仅相差3.1%。实验研究发现，小粒径黑火药及其纤维素复合物燃烧更剧烈，火焰面积更大、燃温更高；纤维素对黑火药的燃烧起消极作用，主要是降低黑火药的燃速和火焰辐射强度，火焰温度分别降低273.7℃和299.4℃；黑火药及其纤维素复合物的凝聚相产物的形貌表明纤维素一定程度上促进了黑火药凝相产物团聚，即纤维素会降低其燃烧效率。

• 出版日期2023
• 单位西北工业大学; 西安现代控制技术研究所