等离子体辐射对固体火药燃烧速度影响的研究
炸药的爆炸性能
炸药的爆炸性能炸药的爆炸性能是炸药与工程爆破效果相关的基本性能和指标，包括炸药的敏感度、爆力、爆速、猛度、殉爆距离、管道效应、聚能效应等性能指标。
一、敏感度在外能的作用下，使炸药发生爆炸的难易程度称为敏感度。
当炸药起爆所需要的外能小，则该炸药的敏感度高；反之，当炸药起爆所需要的外能大，则该炸药的敏感度低。
能够激发炸药发生爆炸反应的能量有热能、电能、光能、机械能、冲击波能等。
炸药对于不同形式的外能作用所表现的敏感度是不同的。
（1）炸药的热感度。
炸药的热感度是指在热能作用下，炸药发生爆炸的难易程度，通常用爆发点表示。
爆发点是在标准容器中放入0.05g炸药，在5min 内受热而发生燃烧或爆炸反应时的最低温度。
当炸药爆发点越高，表示炸药的热感度越低。
不同炸药有各自的爆发点，硝铵炸药为280～320℃，黑火药为290～310℃，雷管为175～180℃。
（2）炸药的机械感度。
炸药的机械感度是指炸药在外力撞击下，生产与运输时产生摩擦等机械作用下发生爆炸的难易程度。
一般采用爆炸概率法来测定。
几种炸药的撞击感度与摩擦感度见表2-1。
表2-1 几种炸药的撞击感度与摩擦感度表注梯恩梯（TNT）；黑索金（RDX）。
（3）炸药的起爆感度。
炸药的起爆感度是指在该炸药引爆时，使猛炸药发生爆轰的难易程度。
猛炸药对起爆药爆轰的感度，一般用最小起爆药量来表示。
在一定试验条件下，使1g猛炸药完全爆轰所需的最小起爆药量称为极限起爆药量。
在工程爆破中，习惯用雷管感度来区分工业炸药的起爆感度。
能用一发8号工业雷管可靠起爆的炸药称之为具有雷管感度；凡不能用一发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其不具有雷管感度。
（4）影响炸药敏感度的几个主要因素。
①温度的影响：炸药随着外界温度的增高，各项感度也随之增加，在高温环境下实施爆破作业应引起高度重视；②炸药密度的影响：一般情况下，随着装药密度的增加，炸药起爆感度会下降；当粉状铵梯炸药的装药密度大于 1.2g/cm3时，容易出现拒爆；③炸药颗粒度的影响：炸药的颗粒度主要影响炸药的爆轰感度，炸药颗粒越小，其爆轰感度越大；④炸药物理状态和晶体形态的影响：铵梯炸药受潮结块时，感度明显下降；因此，在雨季和潮湿环境下保管和使用铵梯炸药时，应采取有效的防潮措施；硝化甘油炸药在冬季冻结时，晶体形态发生变化，其感度明显提高。
管状发射药内孔侵蚀燃烧与流动特性
管状发射药内孔侵蚀燃烧与流动特性赵小亮; 张小兵【期刊名称】《《含能材料》》【年(卷),期】2019(027)003【总页数】8页(P202-209)【关键词】管状发射药; 密闭爆发器; 内孔气体流动; 侵蚀燃烧; 数值模拟【作者】赵小亮; 张小兵【作者单位】南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TJ012.11 引言高装填密度和高渐增性燃烧装药技术是提高火炮弹道性能的有效途径［1-3］。
长杆状发射药具有点传火性能好，压力波小，装填密度高等优点，是提高火炮弹道性能的有效途径之一，美国使用部分切口多孔杆状药技术［4］，通过试验发现在保持最大膛压不变的情况下炮口初速增加6%。
王琼林［5］等通过对多孔环切杆状发射药在半密闭爆发器和模拟火炮中进行试验，发现该种药型点火通畅，压力波变小，示压效率高于粒状药。
研究发现［6-8］，杆状药内孔直径越小、长度越长越有利于火药的增面燃烧；但是随着火药长度的增加，火药内孔的长径比将变大，火药孔内外的压力差将增大，端面气体速度将增大，极易导致火药破碎和侵蚀燃烧现象的发生。
张柏生［9］基于谢列伯梁列夫的窄孔理论，对侵蚀燃烧形成的双锥喇叭口形状的原因和机理进行了分析，提出管内气流效应是侵蚀燃烧的关键因素。
杨丰友［10］制备了不同尺寸管状药，通过密闭爆发器试验测试得到火药燃气生成猛度，发现当管状药燃通比大于某值后，其燃烧是一个非等面燃烧过程，燃烧前期燃气生成猛度增长较大，通过半密闭爆发器中止试验回收测得管状药的直径分布，发现由于侵蚀燃烧作用，管状药的喇叭口形状明显，靠近端面部分的内孔药由于侵蚀燃烧作用燃速增加非常明显。
肖正刚等［11-13］对多孔长杆状药进行了密闭爆发器中止试验，测试了内孔直径的分布情况，发现长杆状药侵蚀作用也非常明显，可通过合理的切口减小多孔长杆状药的侵蚀燃烧的影响。
火药内孔气体的压力、密度和速度等是影响火药侵蚀燃烧的重要参数，而火药密闭爆发器试验是一个高温、高压密闭燃烧过程，内孔气体的压力、密度和速度参数不可能进行实时测量。
高一物理科技小论文
篇一：高一物理科技小论文摘要：电磁学已成为物理学的一个重要分支，是研究电磁运动基本规律的学科。
电磁学理论的发展不仅是电工学、无线电电子学、电子计算机技术及其他新科学、新技术发展的理论依据，而且也与人们的日常生活和生产技术有着十分密切的关系。
关键词：电磁感应，电磁炉，电磁炮正文：电磁学从原来互相独立的两门学科——电学、磁学，发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即1820年丹麦物理学家奥斯特发现的电流的磁效应和1831年英国物理学家法拉第发现的电磁感应现象。
这两个实验现象，以及1865年英国物理学家麦克斯韦提出的感应电场和位移电流的的假说，奠定了电磁学的整个理论体系。
如今，电磁学已成为物理学的一个重要分支，是研究电磁运动基本规律的学科。
电磁学理论的发展不仅是电工学、无线电电子学、电子计算机技术及其他新科学、新技术发展的理论依据，而且也与人们的日常生活和生产技术有着十分密切的关系，下面举例说明电磁学在生活中应用。
先来谈谈电磁炉。
随着生活水平的提升，人们对安全卫生的炊事用具逐渐接受，电磁炉也进入千家万户。
电磁炉是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅(转载于: :大学物理物理小论文)底产生，因此热效率得到了极大的提高。
电磁炉的功率一般在700～1800W之间，它的结构主要由外壳、高级耐热晶化陶瓷板、PAN 电磁线盘、加热电路板、控制电路板、显示电路板、风扇组件及电源等组成。
电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。
使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流，从而产生烹饪所需的热。
在电磁炉内部，由整流电路将50Hz的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为15～40kHz 的高频电压，高速变化的电流流过扁平空心螺旋状的感应加热线圈(励磁线圈)，线圈会产生高频交变磁场。
第02章 相关基础知识(弹药学)
弹药学
第二章 相关基础知识
• 2.1.2 外弹道 • 按照外弹道学研究的历史过程，可以将其分成质点弹道学 和刚体弹道学两大部分。 • 质点弹道学是在一定的基本假设下，略去对弹丸运动影响 较小的一些力和全部力矩，把弹丸当成一个质点来看待，研究 其在重力、空气阻力和推力作用下的运动规律。质点弹道学的 作用在于研究此简化条件下的弹道计算问题，分析影响弹道的 诸因素，并初步分析形成散布和产生射击误差的原因。 • 刚体弹道学则是考虑弹丸所受的全部力和力矩，把弹丸当 作刚体，研究其质心运动、围绕质心的角运动以及二者之间的 相互影响。刚体弹道学的作用在于解释飞行中出现的各种复杂 现象，研究弹丸稳定飞行的条件，形成散布的机理及减小散布 的途径，刚体弹道学还用来精确计算弹道或应用于编拟射表。
火箭炮与同口径的身管火炮相比，具有反应快、火力猛、发 射速度高、机动性好和价格低廉等优点。主要用于对集群目标、 面目标实施猛烈的火力突击，压制敌有生力量、装甲目标和其 它技术兵器。但该炮射弹散布大，需要较大的安全界，发射时 火焰大，易暴露阵地。
火箭弹： 弹径273毫米 弹长4.73米弹重 484公斤，最大 飞行速度810.9 米/秒 射程：最大 40公里，最小23 公里。
3.按运动方式分类
按运动方式分类，可分为固定炮、牵引炮、自行炮和驮载炮等。
固定炮是指固定在地面或安装在大型运载体上的火炮。海岸 炮、要塞炮、舰炮、铁道炮。 牵引炮是指行军时用机动车辆拖动或骡马挽曳的火炮。现代 火炮用履带式或轮式车辆牵引。按牵引方式可分为炮口牵引和 架尾牵引两种方式。
牵引炮
舰炮
舰炮
舰炮
舰炮
海岸炮
海岸炮
自行炮是指安装在车辆底盘上能自行运动(行军或越野机动) 的火炮。按底盘不同分履带式和轮式自行火炮。自行火炮的任 务是伴随装甲兵和摩托化及装甲步兵作战，执行压制、火力支 援和掩护等任务。
发射药药型结构对燃速测试结果的影响
发射药药型结构对燃速测试结果的影响汪俊杰;黄振亚;何飞;刘靖【摘要】In order to study the influence of charge structure on the test results of the burning rate of propellants,high-energy nitramine propellants was taken as study obj ect.By using closed bomb fired-test and data-treatment methods,the burning rate of propellants of four type structures and different inner hole aspect ratio of the burning rate and its variation character were researched. Using intermission burning test,the influence of the inner hole aspect ratio of propellant on erosive burning was pared with TEGN propellant,the influence of the burning rate on erosive burning was investigated.Results show that,the burning rate pressure exponent of multiperforated propellant is significantly less than that of the cylindrical monoperforated grain;under the same inner hole aspect ratio condition,the proportional burning rate coefficient u1 decreases with the increase of inner holes of propellants,and the burning rate pressure exponent n decreases.Under the same charge structure condition,propellant erosive burning intensifies with increase of the inner hole aspect ratio,and the proportional burning rate coefficient u1 increases, and the burning rate pressure exponent n decreases.The higher the burning-rate of propellant,the more significant the impact of erosive combustion on burning rate parameters.%为了研究药型结构对发射药燃速测试结果的影响，以高能硝胺发射药为研究对象，采用密闭爆发器燃烧实验和数据处理的分析方法，研究了4种药型及其不同内孔长径比发射药的燃速特性及其变化规律；采用中止燃烧实验研究了发射药内孔长径比对侵蚀燃烧的影响，并与太根发射药对比研究了燃速特性对侵蚀燃烧的影响关系。
弹道学2-1
燃烧催化剂等)
火药在弹药中的作用：
1）提供武器系统发射的能源。 火药用于枪炮发射弹丸装药时称为发射药；
火药用于火箭、导弹发动机装药时称为固体推进剂。
2）战斗部进行毁伤的能源。 用于战斗部装药以爆炸进行毁伤的含能物质 ，通常称为炸药。
3）与武器的质量密切相关。
火药必须具备一定的性能才能满足武器使用的要求。
15%和硫磺10％三种成分组成。能量较小 ，着火速度快 ，易于起引燃作
用，广泛地作为点火药使用 。
（2）均质火药又称溶塑火药，溶塑火药的基本成分是硝化纤维素。一般
都采用棉纤维为原料，习惯上称之为硝化棉。硝化棉溶解于某些溶剂 后，可形成可塑体，经一系列的加工过程，制成溶塑火药。由于所用
的溶剂不同，就可制成不同类型的溶塑火药。
(1)爆热QW 1kg火药在真空定容情况下燃烧并将其气体冷却到18℃时所 放出的热量，称为火药的爆热。 单位: kCal／kg 爆热越大，火药的潜能越大，火药做功的能力也越大。
(2)火药气体的比容w 燃烧1kg火药所产生的气体，在压力为1个大气压和温度为0℃而 水保持为汽态时所占有的体积，称为火药气体的比容。 单位：dm3／kg 气体比容越大，做功的能力越大。
即为火药定容燃烧情况下的气体状态方程。
当火药燃烧结束时， 1
密闭爆发器中压力达到最大值 pψ pm ，即
f pm 1
——诺贝尔公式
●火药力和余容的确定
pm
f 1
——诺贝尔公式
诺贝尔公式的实用意义： （1）在一定火药条件下，从已知的装填密度算出最大压力； （2）从给定的最大压力来估算装填密度； （3）可应用它通过实验的方法来确定火药的弹道特征量—火药力和余容。 实验表明，当装填密度不很高时，火药气体的余容与装填密度无关。 因此，可以用两个不同的装填密度进行两次密闭爆发器试验，来获得火 药力和余容。
无机合成化学简明教程课后习题参考答案
⽆机合成化学简明教程课后习题参考答案1现代⽆机合成的内容和⽅法与旧时代相⽐有哪些变化？答：2为什么说⽆机合成化学往往是⼀个国家⼯业发展⽔平的标志？⽆机合成化学与国民经济的发展息息相关，在国民经济中占有重要的地位。
⼯业中⼴泛使⽤的三酸两破”，农业⽣产中必不可少的化肥、农药，基础建设中使⽤的⽔泥、玻璃、陶瓷，涂料⼯业中使⽤的⼤量⽆机料等⽆⼀不与⽆机合成有关。
这些产品的产量和质量⼏乎代表着⼀个国家的⼯业⽔平。
3．为什么说合成化学是化学学科的核⼼，是化学家改造世界、创造社会財富的最有⼒的⼿段？答：作为化学学科中当之⽆愧的核⼼，合成化学已成为化学家改造世界创造未来最有⼒的⼯具。
合成化学领域的每⼀次进步都会带动产业的⼀次⾰命。
发展合成化学，不断创造和开发新的物种，不仅是研究结构、性能及其相互关系，揭⽰新的规律与原理的基础，也成为推动化学学科与相关学科发展的主要动⼒。
4您能举出⼏种由p区元素合成的⽆机材料吗？碳纳⽶管、5为什么从某种意义上讲，合成化学的发展史就是化学的发展史？6.⽆机合成有哪些热点领域？（1）特种结构⽆机材料的制备（2）软化学合成（3）极端条件下的合成（4）⽆机功能材料的制备（5）特殊聚集态材料的合成（6）特种功能材料的分⼦设计（7）仿⽣合成（8）纳⽶粉体材料的制备（9）组合化学（10）绿⾊化学。
7．什么是极端条件下的合成？能否举⼀例说明。
极端条件是指极限情况，即超⾼温、超⾼压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光等离⼦体等。
例如，在模拟宇宙空间的情况下，可能合成出没有位错的⾼纯度品体。
8查阅⽂献，找出⼀例绿⾊合成原理在⽆机合成化学中的应⽤。
9何谓软化学合成⽅法？与所谓的“硬化学法”相⽐有什么特点？软化学是相对于硬化学⽽⾔的。
它是指在较温和条件下实现的化学反应过程。
特点：1.不需⽤⾼纯⾦属作原料2.制得的合⾦是有⼀定颗粒度的粉末，不需在使⽤时再磨碎3.产品本⾝具有⾼活性4.产品具有良好的表⾯性质和优良的吸放氢性能5.合成⽅法简单6.有可能降低成本7.为废旧储氢合⾦的回收再⽣开辟了新途径第⼆章低温合成1温度与物性有怎样的关系？什么是物质的第五态？温度与物性的关系：对于⼀般液体来说，随着温度降低，密度会逐渐增加。
高能量、高强度发射药配方研究
-1
典型配方发射药 JMZ01 的能量
3 -1 c/ ( dm ~ kg D
D
OW / ( kJ~ kg 计算值 3871. 9 表2 u 1 / mm~ S
-1
-1
D
TV / K 计算值 3136. 8 实测值 -
W 1 / ( L~ kg 计算值 1053. 9
2
2. 1
基本性能测试及工艺
能量和燃烧性能
对典型发射药配方 JMZ01 的能量进行了 理论 计 算 同 时 利用 密闭爆 发器和 量热 仪测定 了发射 药的 燃烧 和能量性能 能量 计算 和试验结 果 见表 1 JMZ01 与其 它制式 发射 药的 燃烧性 能 见 表 2 典 型 配 方 发 射药的密闭爆发器 P 曲线 ~ lgu lgP 曲线见图 1 和图 2O
未冲断 未冲断
3
结论
( 1D 以混合硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯材料作为发射药网络结构与能量添加剂 \ 性能调节剂组合 9 可能 成为一类有应用前景的高能 \ 高强度发射药 ; ( 2D JMZ 发射药可以稳定地燃烧 ; ( 3D 以混合硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯材料作为网络结构制成的发射药 ( JMZD 9 具有良好的力学性能 ; ( 4D 有可能找到一种适合制造 JMZ 型发射药的工艺 G 参考文献 :
单基药 0. 60~ 0. 80
双迫 1. 16~ 1. 21
图1
JMZ01 爆发器 P
曲线
图2
JMZ01 发射药 lgu
lgP 曲线
密闭爆发器的试验条件为容积 51. 60 ml; 装填密度 0. 10~ 0. 13~ 0. 16 g/ cm 3 ; 点火药为 1i ~ 2i 混合棉 ; 点火压力 10 MpaO 发射药药型尺寸为 10 mmX 5 mmX 2 mmO 从 实 验 结 果 和 数 据 处 理 可 以 看 出 JMZ01 的 燃 烧 基 本 符 合 正 比 规 律 其 燃 速 系 数 和 压 力 指 数 见 表 2 ( 压力为 40~ 200 MpaD O 从表 2 中可以看出 JMZ 的压力指数 n 在 1. 00 左右 略大于 1. 00; 燃速系数 u 1 小
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第17卷第3期2005年9月弹道学报Journal of Ballistics Vol.17No.3Sept.2005收稿日期:2004212214等离子体辐射对固体火药燃烧速度影响的研究林庆华 栗保明(南京理工大学弹道国防科技重点实验室,南京210094)摘要 首先从燃烧理论的角度讨论了辐射效应对燃速的影响,然后进行了计算,计算表明在外加辐射的作用下,将导致燃速的增加,增加量与辐射温度以及辐射热流的大小有关.并且通过密闭爆发器实验,分析了等离子体辐射与发射药燃速的相关性.关键词 等离子体,辐射,燃烧速度中图分类号 TJ 012.2在电热化学发射技术的研究中,等离子体能显著改善火炮的内弹道过程.由于进入药室的等离子体射流温度在20,000K 左右,所以等离子体能量的很大一部分以辐射能的形式存在.因此推测辐射是一种热等离子体能量传输的显著效应,未被等离子体边界层和发射药气体吸收的能量增强了发射药的点火并提高了发射药的燃速.对等离子体和发射药间的相互作用的研究,国内外的科学工作者作了大量的工作,并从中发现了一些规律.Klaus Kap 2pen [1]等人在密闭爆发器中,用相同功率的等离子体去分别点燃表面涂有石墨和表面未涂石墨的J A2发射药,结果未涂石墨的发射药表现了显著的燃速增强.由于石墨会改变发射药的光学特性,影响发射药对辐射能的吸收,所以该实验足以说明等离子体辐射对发射药点火和燃烧过程的重要性.Gloria P.Wren [2]等人研究了密闭爆发器中等离子体对发射药颗粒的辐射加热作用.发现在发射药的点火过程中,对流加热起了主要作用,而辐射作用使发射药的初温升高,从而导致了发射药在等离子体作用下的燃速增强.1 等离子体对发射药的辐射传热效应内弹道环境下,燃气和发射药之间通过对流和辐射效应进行热传递,将对流和辐射效应产生的热流量作简单对比.对流产生的热流量为Q c =h c (T -T p )(1)其中,换热系数h c =0.4(k/D p )Pr 1/3Re 2/3,普朗特数Pr =μc p /k ,雷诺数Re =ρuD P /μ.这里,T 为燃气温度,T p 为发射药颗粒的温度,k 为导热系数,c p 为气体的定压比热,μ为粘性系数,ρ为密度,D p 为发射药颗粒的当量直径.辐射热流量为Q r =εσ(T 4-T 4p )(2)其中,ε为发射率,σ为斯蒂芬2玻尔兹曼常数.对上面2个公式的参数,取内弹道条件下的典弹道学报第17卷型值,所有量均采用国际单位,如表1所示.表1 内弹道特征参数σ/(W ・m -2・K 4)c p /(J ・kg -1・K -1)k/(W ・m -1・k -1)μ/(kg ・m -1・s -1)D p /m ρ/(kg ・m -3)u/(m ・s -1)5.67×10-81.61×1030.32.6×10-51×10-20.1300表2 对流和辐射热流量的对比T/K Q c /(MW ・m -2)Q r /(MW ・m -2)5,000193510,00040560 计算得到的辐射和对流热流量如表2,可以看出,随着温度的增高,辐射热流量显著增大,且超过对流热流量.电热化学炮产生的等离子体高达20,000K ,因此辐射在热传递过程中起主要作用.2 考虑辐射作用时发射药燃速理论计算的探讨自二十世纪五十年代起,陆续提出了一系列理论模型来描述均质发射药的燃烧过程[3],在这些模型中,普遍忽略了火焰区对燃烧表面的热辐射.但在某些特殊情况下,例如发射药中添加金属颗粒,或者在燃烧区域存在较强的辐射热源的情况下,忽略火焰区对燃烧表面的辐射作用将引入较大的误差.国内已经有人做过辐射与固体火箭发射药燃速相关性的研究,证明热辐射将使燃面温度升高,导致燃速增加[4].文献[4]中推导了燃速与辐射的相关性公式.设基本燃速为r 0,考虑辐射效应时的燃速为r ,令燃速比J =r/r 0,则J =exp [a (1-β)Q/r 0J ](3)式中,相关因子a =E s /c p T 2s0R ρp ,E s 为表面反应活化能,c p 为发射药的比热容,Q 为辐射热流,β为燃面对辐射的反射率,ρp 为发射药密度,T s0为燃面的初始温度,R 为通用气体常数.由上式可见,随着辐射热流的增加,燃速比增大,其增加量与发射药的性质(E s ,T s0,c p ,ρp )及基本燃速r 0有关.虽然公式(3)是针对火箭发射药提出的,但其理论具有普遍性,在电热化学炮的内弹道环境下,高温等离子体将对燃烧的发射药产生强烈的热辐射,这部分外加的辐射将影响发射药的燃烧.等离子体的辐射过程是伴随着等离子体的对流扩散过程同时进行的,等离子体发生器喷口处,温度大约在20,000K ,等离子体能量的绝大部分以辐射能的形式存在.喷入药床的等离子体由于扩散效应,快速冷却,也就是说辐射过程将导致快速的能量损失.文献[2]对这一过程作了计算,发现等离子体进入燃烧室后,由于辐射效应的存在,等离子体将在足够短的时间内快速冷却至某一温度T rad ,文献[2]的计算结果表明,这一温度约为10,000K .若对等离子体做黑体假设,则辐射表面将位于等离子体和发射药燃气(发射药未点火前为空气)的边界上,而辐射表面的温度近似等于T rad .发射药的燃速是与压力有关的量,随着压力的升高燃速增大.以4/7高发射药为例,根据密闭爆发器实验,测得在50～250MPa 压力下燃速变化范围是0105～0115m/s ,取100M Pa 时的燃速值011m/s 作为基本燃速.根据公式(2)和(3),计算不同辐射温度下的辐射热流和燃速比,结果如表3所示.07第3期林床华等 等离子体辐射对固体火药燃烧速度影响的研究表3 不同辐射温度下的燃速比辐射温度T rad /K500060007000800090001000011000辐射热流Q/(MW ・m -2)28.566.5129.2225.3365.0560.0823.2燃速比J 1.021.051.802.262.853.594.49 在上述计算中,假设燃面对入射辐射的反射率β为零,即到达燃烧表面的辐射热流全部被吸收.实际情况下,在燃烧的发射药表面存在蒸汽罩效应,即发射药燃气的吸收系数较小,辐射能量将有一部分被燃气吸收,实际到达燃烧表面的辐射热流量将小于计算值,因此,由辐射效应引起的实际燃速增加量将比表3计算的值小.图1 密闭爆发器结构示意图 3 等离子体作用下发射药燃速的测定本文用密闭爆发器定容燃烧实验装置,对等离子体作用下发射药的燃烧速度进行测定.密闭爆发器实验装置的结构如图1所示.其燃烧室为耐高压(500M Pa )的厚壁圆筒,其中一个端盖上装有等离子体发生器.等离子体发射器的核心部件为聚乙烯制成的毛细管,其一端封闭并装有杆状电极,另一端敞开并装有环形电极.脉冲功率源由多模块电容基储能单元和脉冲成型网络组成,能以任意时序产生幅度、频率可调的电流.脉冲功率源输出电能到等离子体发生器,通过金属丝引弧产生稳定的等离子体电弧.高温、高压等离子体喷入燃烧室后,与发射药相互作用,导致发射药的点火与燃烧.测量系统主要由传感器和数据采集设备组成.发射药气体压力采用K istler6215压力传感器测量,等离子体负载电压采用电阻分压器测量,等离子体负载电流采用Rogowski 线圈测量.数据采集记录设备为J V5200瞬态记录仪,对负载的电参数及压力信号进行同步采集记录.通过测量系统测得压力与电流电压随时间的变化曲线.按照与常规密闭爆发器实验类似的处理方法,可由实验曲线获得发射药的燃速-压力变化规律.与常规密闭爆发器实验的不同之处在于,外部电能可以任意设定的波形和能量加在等离子体发生器上,因而必须考虑电能～时间曲线对燃速的影响.在电能的作用下,密闭爆发器中气体的状态方程要作如下修正:p[V 0-ω/ρp -(α-1/ρp )ωψ]=f ωψ+(γ-1)E (4)式中,V 0为密闭爆发器的容积,ω为装药量,ρp 为发射药的密度,f 为火药力,α为余容,E 为电能,γ为比热比.上式假定电能全部作用到燃气上,并对燃气压力产生贡献,由于电参数和压力信号同步记录,因此利用电能～时间曲线可以消除电能差异对发射药燃速计算的影响.4 实验结果与分析选择4/7高发射药常规点火和等离子体点火各一发,对实验数据进行数据处理.实验条17弹道学报第17卷件见表4.密闭爆发器容积145mL ,放电模块电容1200μF ,电感40μH .表4 实验条件实验号点火方式装药品号装填密度装药量/g 充电电压/kV 1等离子体发生器4/7高0.2536.110.622号电底火4/7高0.2536.1- 图2为等离子体点火密闭爆发器实验曲线.图3为等离子体点火和常规点火条件下的密闭爆发器实验压力曲线.从图3中可以看出,在等离子体作用下,压力上升比常规点火快.根据实验数据得到的燃速～压力曲线如图4所示.图5列出了等离子体作用下发射药的燃速与常规点火情况下发射药燃速之比.在等离子体作用的压力范围之内,普遍存在着燃速增强作用,燃速比大于1.尤其是在等离子体喷入燃烧室的初期,燃速增加非常明显.随着等离子体功率的减小,燃速比逐渐趋近于1.这是由于等离子体喷入燃烧室的初期,温度较高,在传热过程中辐射效应占主要地位,随着传热过程的进行,温度降低,燃速增强效应减小.等离子辐射对发射药的作用表现为多个方面,不仅会改变燃烧机理,而且会改变发射药的物理特性,而且等离子体对发射药的传热表现为对流和辐射2种形式,所以燃速相关性计算只能部分地说明辐射对发射药燃速的影响.2737第3期林床华等 等离子体辐射对固体火药燃烧速度影响的研究5 结束语本文从理论上讨论了等离子体辐射热流对发射药燃速的影响,并且通过密闭爆发器实验,对这种影响进行了分析.理论计算表明,发射药具有等离子体辐射作用下的燃速相关性,在外加辐射的作用下,将导致燃速的增加,增加量与辐射温度以及辐射热流的大小有关,辐射热流量越大,燃速增加得越多.这种增强作用通过密闭爆发器实验得到了体现.这对于研究等离子体与火药的相互作用,深层理解电热化学发射技术的机理有一定的参考价值.通过对等离子体功率的调节来改变等离子体源的光谱特性,优化等离子体对发射药的能量传输,从而优化电热化学炮的点火和燃烧过程,将是提高电热化学炮内弹道性能的一条有效途径.参考文献1 Kappen K,Bauder U H.Simulation of plasma radiation in electrot hermal2chemical accelerators[J].IEEE Trans.on Magnetics,1999,35(1):192-1962G loria P W,William F O.Influence of radiation on grain heating in ETC closed chambers[J].IEEE Trans.on Magnetics,1999,35(1):234-2393王伯羲,冯增国,杨荣杰.火药燃烧理论[M].北京:北京理工大学出版社,19974殷金其,陈步学,王克秀,等.考虑热辐射作用的燃速相关性[J].西北工业大学学报,1990,8(2):133-140A STU DY OF THE BURNING RATE ENHANCEMENT WITHEFFECT OF PLASMA RADIATION CONSIDEREDLin Qinghua Li Baoming(National Key Laboratory of Transient Physics,NUST,210094)Abstract In t his paper,t he t heory of burning rate enhancement wit h effectof plasma radiation considered is discussed.The numerical simulation result sshow t hat t he burning rate of p ropellant increases wit h radiant temperat ureand radiant energy flux of plasma.The relationship between burning rateand radiation is measured in t he closed bomb experiment.K ey w ords plasma,radiation,burning rate。