多孔硝基胍發射藥壓伸數值仿真及驗證

常 飛, 南風強, 何衛東

(南京理工大學化工學院, 江蘇 南京 210094)

1 引 言

多孔硝基胍(NGu)發射藥不僅具有良好的燃面漸增性,而且具有能量高、燒蝕率低、炮口煙焰較少等特點,已廣泛應用于大口徑火炮武器中。彈道性能的一致性主要取決于發射藥成型尺寸(如內、外弧厚,孔徑)和加工質量。目前我國硝基胍發射藥制造以壓伸成型為主,生產過程可能造成發射藥藥柱偏孔、表面粗糙甚至裂紋等現象[1],制出的成型發射藥弧厚不均勻,孔徑不一致,尺寸波動較大,無法滿足火炮精確裝藥設計,嚴重影響火炮性能的發揮甚至還可能出現炸膛危險。長期以來由于受發射藥流動規律以及工藝難以精確控制的限制,制備合格形狀尺寸發射藥主要依賴于反復試驗以及操作者自身經驗,成本高、效率低,即使成熟產品在不同季節也需要根據實驗確定不同工藝條件。

為實現對發射藥等含能材料精密化制造,采用數值仿真方法[2-5]高效解決含能材料加工工藝問題的仿真研究逐成為一種趨勢。針對推進劑在螺桿擠出過程中容易引起爆炸安全性問題,Yang K[6]、Zhou Ke[7]、鐘婷婷[8]、霍朝沛[9]等分別利用數值仿真方法分析了不同螺桿參數對單、雙螺桿擠出推進劑過程中安全性的影響; 并且分析了藥料自身性質對推進劑單螺桿擠出過程中的影響。針對螺桿擠出工藝參數對連續式制備變燃速發射藥流動過程的問題,劉林林[10]通過有限元計算方法分析了不同螺桿轉速和入口壓力對體積速率的影響規律; 張丹丹[11]模擬定性分析擠出過程中藥料體積流量、溫度、溶劑比等工藝參數對模具內壓力分布以及出口處速度的影響。……