1.发射药能量特征量

在介绍发射药的一般性能前，先复习一下内弹道学中表征发射药能量的特征量。由于发射药种类较多，性质也各不相同，为便于描述不同发射药的性质，内弹道学中引进了一些描述能量的物理量参数，称为能量特征量。

自动武器弹药通过击针撞击底火(火帽)，产生热冲量，点燃火药装药，其原因即在于它在燃烧时能放出大量的气体和热量，而放出的热量又以增高气体温度的形式表现出来。因此，热量、气体生成量及气体温度就体现了该种发射药做功能力的大小。

爆热Qw:1 kg发射药在定容下燃烧后，将其气体冷却到15℃时所放出的热量即为爆热Qw，单位为J·kg－1。Qw值越高，则发射药的能量越大。

爆温T:发射药在绝热条件下定容燃烧时，产物所达到的最高温度即为发射药的爆温T，单位为K(K表示绝对温度，如果用绝对温度来表示水的冰点，即为273.15 K)。

比容W:1 kg发射药燃烧所产生的气体，冷却到标准状态(0℃和105 Pa)下所占体积称为比容，单位为L·kg－1。比容越大，则发射药气体在膛内做的功也就越大。

火药力f:1 kg发射药完全燃烧后，所产生的气体生成物在105 Pa下，温度从0 K升高到T时所做的膨胀功即为火药力，单位为J·kg－1。火药力越大，则其在膛内做的功也越大。

双基发射药因为硝化甘油成分含量变化大，能量特征量的变化范围也大。单基发射药因为硝化棉含氮量及各种成分含量变化范围小，能量特征量变化范围也小。发射药的能量特征量见表3.1.5。

表3.1.5　三种发射药能量特征量变化范围

2.发射药增面燃烧的两种形式

发射药在膛内燃烧时的气体生成速率与发射药的几何形状、燃烧速度有关。燃烧气体生成速率逐渐稳定增加的称为渐猛燃烧；具有渐猛燃烧性质的发射药称为渐猛发射药。如果发射药开始燃烧时气体生成速率较大，随后迅速降低，那么膛内压力也会出现开始骤升，随即迅速下降。如果渐猛发射药与普通发射药在膛内对弹头所做的膨胀功相等，则渐猛性发射药的最大膛压比普通发射药的低。

目前有两种方法可使发射药成为渐猛燃烧:一是控制药形，将发射药制成多孔药形，另一种是将发射药表面钝感，即使发射药表面渗入缓燃物质，以减小燃烧初期的气体生成速率，缓燃物随渗入厚度而减少。当缓燃层燃尽后，气体生成速率逐渐增大，形成渐猛燃烧。要制成厚度小于0.3 mm的多孔药，在工艺上有一定困难，故小粒药多采用钝感方法来达到渐猛燃烧。

在单基发射药生产中较常用的钝感剂是樟脑。樟脑是一种含氧量较少的高级磷氢化合物，燃烧缓慢。当它用作钝感剂时，将其溶解于酒精中。因此，药粒吸收樟脑后，需要将酒精排出，以免由于酒精的蒸发而影响樟脑在发射药中的分布。

在钝感过程中，需加入一定数量的石墨，以增加药粒的导电性和减少钝感过程中药粒互相黏结的现象。同时，石墨可以增加药粒的流散性，有利于装药。

一般都要求单基发射药致密，机械强度好，密度为1.58~1.64 g/cm3，要符合这些要求，才能使发射药保持平行层燃烧。在一些短身管武器(如冲锋枪、手枪等)和空包弹中，发射药在膛内的燃烧时间短，采用质量致密的发射药，必须将燃烧层厚度减薄，才能保证发射药在弹丸飞出膛口前燃完。但这样薄的发射药在实际生产中存在较大的困难，为了增加燃速，可制成多气孔发射药。这种发射药的燃烧层厚度较大，但组织较疏松，因而燃速增大，所以在短身管武器中仍可以燃完。

制造多气孔发射药，是在胶化时加入水溶性的无机盐－硝酸钾。在压制成型并将溶剂驱出后，用水将硝酸钾浸出，药粒就形成了大量均匀的小孔。药粒中孔的大小和数量取决于加入硝酸钾的细度和数量，孔细而多的药粒，燃烧面要大些。表3.1.6列出了几种多孔发射药的性能和用途。(www.daowen.com)

表3.1.6　几种多孔发射药的性能和用途

3.发射药的一般性能

(1)火药的均一性

纤维素硝酸酯(俗称硝化纤维素或硝化棉)是火药的主要能量来源，其结构、性质和火药的结构、性质有直接关系。但由于精制纤维素具有聚合度的多分散性和酯化过程中酯化反应的不均匀性，使硝化纤维素的聚合度、酯化度及酯基的位置不同，就形成了硝化纤维素的物理和化学的非均一性。

从火药的几何燃烧定律和武器射击过程来看，都要求火药具有良好的均一性，首先要求硝化纤维素的聚合度和酯化度尽可能均一，其次要求火药制造过程及工艺条件合理稳定，使所制得的火药形状、几何尺寸、理化性能具有均一性。

(2)发射药的物理安定性

物理安定性是指发射药在储存过程中能够抵抗组分发生变化的能力，对单基发射药来说，是指其吸湿性和挥发性，也就是通常说的“老化”问题。吸湿性与发射药本身的性质及空气的相对湿度有关，发射药吸湿后会影响弹道性能，要加以防止。挥发性与挥发性物质含量及外界条件有关。醇醚溶剂挥发性很强，随着它的挥发和水分变化，将会使火药的弹道性能发生变化。因此，这类火药在储存时应有良好的密封条件。

双基发射药的吸湿性和挥发性较单基药的小，但有渗出现象和晶析现象。渗出是指难挥发的硝化甘油由药粒的内部渗透到药粒的表面，即出现所谓渗油现象，影响火药的安定性，增加储存的困难。晶析是指中定剂等在发射药表面形成一层结晶，这种现象造成发射药成分不均匀，从而使弹道性能变坏。

(3)发射药的化学安定性

火药在储存过程中，能防止其自然发生化学变化的能力称为火药的化学安定性。硝酸酯类发射药都含有不稳定基(ONO2)，在外界条件作用下，结构容易破坏而分解。这就使得发射药的化学安定性较差，容易分解。

发射药的分解有三种形式:一是热分解，在常温下缓慢分解，温度升高后分解速度加快。二是自动催化作用，热分解产物中的NO2对发射药起氧化作用，使发射药进一步分解；分解产物中的NO和NO2起氧化作用后，被还原产生的NO与空气中的氧气起作用生成NO2，也就是说，NO间接使空气中的氧气去氧化发射药，这种循环作用对发射药的分解影响很大。三是水解，酯和水作用还原成醇和酸。硝酸酯的水解作用称为脱硝，发射药的分解是在酸、碱作用条件下进行的，所以是加速进行的。这三种方式中，热分解是基础，它们互相影响，互相促进。理论和试验证明，单基发射药的硝化棉含氮量越高，越容易分解。另外，发射药的分解与制造质量、外界条件也有关。双基发射药中硝化甘油含量越高，越不安定，而中定剂和凡士林可提高其安定性。

(4)发射药的感度

火药在制造、使用、保管、运输过程中都会遇到撞击、摩擦、振动等作用，这些都可能使火药燃烧，甚至爆炸。火药遇到强烈摩擦时产生静电，放电所产生的火花容易引起发射药燃烧甚至爆炸。火药的机械感度一般小于起爆药，而大于猛性炸药(如梯恩梯)，发射药的热感度比猛炸药的热感度大。

火药的冲击感度一般取决于其化学成分、性质、物理状态和温度(表3.1.7)，其冲击感度将随硝化棉的含氮量和硝化甘油的含量增加而增大。双基药的机械感度则随硝化甘油含量的增加而增大；单基药的机械感度随硝化纤维素含氮量的增加和温度的升高而增大。

表3.1.7　各种火药的冲击感度