可燃药筒是一种疏松多孔、孔隙分布不均一的、非均质复合含能材料且富含 亲水性纤维,环境中的潮湿气体可沿着大分子间网络空隙渗入可燃药筒中[1-3]。 可燃药筒作为武器装药结构的一个重要部件,可燃药筒的燃烧性能是其最主要的 性能之一,在各国的战术指标中都列在首要位置,故其燃速研究也就变得越来越 重要。因为在火炮的膛内弹道计算需要可燃药筒的燃速方程以及燃烧过程中各个 实验参数数值的变化。但是可燃药筒材料燃烧性能的研究过程也是十分困难的。 因为燃烧过程是一项非常复杂的实验过程,它既是一个物理过程又是一个化学过 程,而且影响燃烧性能和速度的因素也有许多,例如可燃药筒的结构、可燃药筒 的组成、实验环境的温度、湿度还有燃气对可燃药筒燃烧面的侵蚀等方面。因此, 目前还不能用准确的理论对可燃药筒的燃速进行计算。
可燃军械元器件的生产从制造工艺方面分类可以分为以下几种类型:绕丝工 艺、卷制工艺、模压工艺、流涎工艺、发泡注塑工艺、热塑工艺、3D 打印工艺。 其中卷制可燃药筒和模压可燃药筒是最常见的。卷制可燃药筒的工艺流程大致是 先把所需的含能材料、增强材料、安定剂经过一定比例混合而得浓度合格的水溶 液浆料;再把浆料经过专用设备吸附为湿膜、烘干、分离收卷到专用轴上,形成 含能专用纸;利用滚涂的方式给含能纸表面均匀涂覆一定厚度的热熔含能材料; 利用卷管机的前后轴传动,带动管芯及压辊转动,同时利用已加热的主动轴的热 量,将已涂含能粘合剂的硝化棉纸加热熔化,卷制成符合质量要求的可燃筒体; 再进行车加工等后续工序,便可得到一个完整的卷制可燃药筒。模压可燃药筒的 工艺流程大致是把所需的含能材料、增强材料、粘合剂、安定剂、填料、沉降剂经过一定比例加入到配料槽中混合,配制成浓度合格均匀的悬浮液,为毡坯抽滤 做好准备;利用真空抽滤出具有一定规格形状,厚度均匀的合格毡坯;使毡坯在 成型模中加热加压真空干燥下压制定型;去除压型制品中的水分并使粘合剂固 化,保证产品性能;在进行后续工序如车加工、表面处理等,便可获得一个完整 的模压可燃药筒。流涎制品的基本工艺流程是把所需的溶剂、增塑剂、含能材料 和安定剂经过一定比例的混合,得到粘度合格的浆料;而浆料需经过滤除杂质、 脱去气泡的过程,所得到的浆料供流涎过程使用;而流涎过程主要是通过专用设 备将过滤脱泡后的浆料流到金属带上,经过预烘,使大部分溶剂挥发而得到一定 厚度的湿膜;再对湿膜烘干直至符合标准后,将其卷到卷片轴上;再经过专用设 备分裁预热后,冲压为所需的流涎制品。热塑成型可燃制品主要有含能热塑性材 料组成,具有耐热性、防火性且防水,燃烧后比原有制作工艺所获得的产品更为 洁净。国外已装备应用,我国正处于重点研究阶段。
进行可燃药筒材料高压燃烧性能的测量时,需要针对可燃药筒的特点,开展 密闭爆发器燃烧实验。通过密闭爆发器实验测量 p t 数据,并结合密闭容器可 燃材料高压燃烧模型,计算可燃药筒材料的燃速随压力变化的关系式。文献综述
可燃药筒的是否能够在炮膛内燃烧完全对燃烧速度也是有一定的影响的,故 影响可燃药筒燃烧完全性的因素分为内在因素和外在因素。其中内在因素是指组 分与结构设计的正确性。在组织成分上,含能材料的能量密度和含量越高,燃烧 完全性越好;在材质结构上,多孔性越好,密度越小,燃烧完全性越好;壁厚越 小,燃烧完全性越好。外在因素是指火炮和弹丸的特征。弹丸在火炮膛内的运动 时间越长,对可燃药筒的燃烧越有利。可燃药筒燃烧完全性受其装药结构影响, 点火能量越大,对燃烧越有利。而且护膛衬里的质量和装填位置也会对可燃药筒 燃烧完全性产生影响。另外,外界条件也可能降低可燃药筒的完全燃烧:如高温 暴晒、吸潮等。