理论教育 自动武器烟火剂弹药应用优化探究

自动武器烟火剂弹药应用优化探究

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:烟火剂一般由氧化剂、可燃物和附加物混合制成,用以装填特种弹药,这里主要介绍自动武器弹药常用的曳光剂、引燃剂和燃烧剂等。氢气可将氧化剂硝酸钡还原,放出热量,也有可能引起自燃。表3.3.1常见曳光剂的配方%常见引燃剂的配方见表3.3.2。在自动武器弹药中,几种常用

自动武器烟火剂弹药应用优化探究

烟火剂一般由氧化剂可燃物和附加物混合制成,用以装填特种弹药,这里主要介绍自动武器弹药常用的曳光剂、引燃剂和燃烧剂等。

1.曳光剂和引燃剂

曳光剂由氧化剂(兼作染焰剂)、燃烧剂和黏结剂混合而成。

氧化剂在分解后产生氧气,使燃烧剂燃烧。在曳光剂中,氧化剂通常又兼作染焰剂。

引燃剂中,一般采用强氧化剂如过氧化钡和硝酸钡等,以提高对火焰的感度。

可作红色染焰剂的盐类有硝酸锶、氯酸锶、碳酸锶和草酸锶。氯酸锶发光性能好,但机械感度大,吸湿性大。硝酸锶比氯酸锶钝感,吸湿性小,但它的火焰比色纯度较氯酸锶的差。钙盐燃烧的颜色是橙色或玫瑰色,它在不同的烟火剂中能起调色的作用。

可作绿色染焰剂的有硝酸钡、氯酸钡、碳酸钡和草酸钡。铜盐也能使火焰呈碧绿色,但因吸湿性太大,未能得到应用。

为了使可燃物完全燃烧,必须有足够的氧化剂供氧。如供氧不足,则燃烧不完全,会产生有色气体生成物(烟),影响火焰颜色。

可燃物燃烧时,应能产生持久的高温火焰,使曳光弹高速旋转和飞行中火焰不易熄灭。通常用镁或铝镁合金粉作曳光剂中的可燃物,燃烧产生极高的温度,使锶或钡盐变成蒸气,显示出红色或绿色火焰。因铝不易点燃,故不单独使用。曳光剂中的可燃物不宜过多,否则会降低颜色浓度。

黏结剂通常采用虫胶、酚醛树脂或松脂酸钙,其中虫胶也是一种较好的可燃物。黏结剂可改善装药工艺性能,提高药剂的防潮能力和药柱的机械强度;在燃烧时不易破碎和散落,减缓燃烧速度,降低药剂的感度。

曳光剂和引燃剂中几种常用成分的主要性能:

(1)硝酸锶(Sr(NO3)2)

白色或微黄色结晶粉末,密度2.9 g/cm3,熔点645℃,吸湿,溶于水,是氧化剂兼红光剂,火焰呈红色,混成曳光剂后敏感。

(2)碳酸锶(SrCO3)

白色粉末,密度3.6 g/cm3,微溶于水,在1 300℃时分解为氧化锶和二氧化碳,火焰呈红色。

(3)过氧化钡(BaO2)

白色或稍有褐色的粉末,密度4.96 g/cm3,熔点450℃,难溶于水,不吸湿,与水作用时放出大量的热。过氧化钡是一种强氧化剂,在药剂中能提高对火焰的感度,混成引燃剂后对摩擦较敏感。加热过氧化钡时,可放出有效氧9%~18%,分解时所需的温度比较低,为800℃左右。分解产生的固体渣粒占原质量的91%左右,密度较大,因此是一种较好的氧化剂。

(4)镁粉

银白色金属粉末,密度1.7 g/cm3,熔点65℃,沸点1 100℃。镁粉容易引燃,燃烧时温度很高并发出耀眼的亮光。纯净而干燥的镁粉在420~440℃即起火燃烧,在一定条件下,湿镁粉尘在360℃就开始燃烧。悬浮在空气中的镁粉尘,当其浓度超过20~25 mg/L时,就有爆炸危险。镁粉能强烈地与水相互作用,放出大量的热,使温度升高,并产生能自燃的氢气。氢气可将氧化剂硝酸钡还原,放出热量,也有可能引起自燃。因此,药剂必须防止潮湿或落入水滴、雨雪,以免自燃着火。

(5)聚氯乙烯[(CH2CHCl)n]

白色或浅黄色粉末,密度约1.4 g/cm3,软化点80℃左右,在140℃开始分解出氯化氢。聚氯乙烯常用于红光、绿光的曳光剂和信号剂内,它能提高火焰颜色的纯度、减缓燃烧速度、提高光程并降低药剂的摩擦感度。例如,应用于红色曳光剂中,并配成负氧差的药剂,此时因为在火焰内有还原气体,可阻碍一氯化锶氧化成氧化锶,一氯化锶的辐射比氧化锶强得多,可以提高火焰的颜色纯度。

(6)酚醛树脂(C13H12O7)

黄色透明块状,脆而易碎,密度1.3 g/cm3,软化点90~110℃。吸湿性很小,不溶于水,溶于酒精。在曳光剂中起黏结剂兼钝感剂作用并能燃烧,它能提高药柱的防潮能力和机械强度,减缓药柱的燃烧速度。

(7)松香(C2 0H3 0O2)

浅黄色到橙色透明块状物,密度1.0~1.1 g/cm3,加热到50~65℃开始软化,溶于酒精,它作为黏结剂能强烈地减慢药剂的燃烧速度。

常见曳光剂的配方见表3.3.1。(www.daowen.com)

表3.3.1 常见曳光剂的配方 %

常见引燃剂的配方见表3.3.2。

表3.3.2 常见引燃剂的配方 %

2.燃烧剂

为了对付易燃目标如汽车、飞机、油库、木制建筑物等,在弹药基数中配备有带燃烧作用的弹药,对燃烧剂通常提出以下要求:

①有良好的燃烧能力,即燃烧时产生高温、高热、强烈的火焰和炽热的熔渣。这是因为对易燃物,一般要求有900~1 000℃的温度才可点燃。

②有一定的燃烧持续时间,以利于引燃目标。此时间取决于被燃物的性质和燃烧能力,如对液体燃料,大约需要十分之几秒才能点燃。

③作用确实,要容易点燃且不易熄灭。

④感度不宜过高,以保证膛内及勤务使用保管的安全。

⑤工艺简单,生产安全。

常用的燃烧剂有以下几种:

(1)含有氧化剂的燃烧剂

第一种是以金属氧化物与金属可燃物为主要成分的燃烧剂。其中最常用的是铝热剂,它是Fe3O4铝粉加上黏结剂(树脂或松香)制成。它燃烧时放出的热量大,因此生成物的温度很高,可达2 500~3 000℃。高温能使生成物中的三氧化二铝及铁熔化,成为灼热的熔渣,故不易熄灭。铝热剂的缺点是发火点高,所以不易点燃,必须借助点火药等。在燃烧时,仅黏结剂生成气体,所以火焰小,作用范围小。

第二种是以金属可燃物与含氧盐为主要成分的燃烧剂。例如,金属可燃物镁、铝或铝镁合金与硝酸钾或硝酸钡混合。这类燃烧剂易点燃,火焰温度较高(2 500℃以上),能形成较大的火焰。

(2)不含氧化剂的燃烧剂

这类燃烧剂的主要成分是可燃物,不含氧化剂,依靠空气中的氧气进行燃烧。常用的有:

第一种是黄磷。可单独使用或溶于二硫化碳、汽油等溶剂中使用,它的优点是有附着性,能产生烟。它的缺点是燃烧温度不高(1 000℃以下),火焰不大,可自燃,有毒,在生产、运输和储存过程中容易发生危险。

第二种是凝固燃料。液体有机可燃物(如汽油、煤油等)经过凝固(常用凝固剂有脂肪酸钠、脂肪酸铝等)处理,即可制成凝胶状的凝固燃料。它的优点是燃烧时放出的热量多、容易点燃、火焰大、价廉、原料丰富,但与铝热剂比较,它燃烧温度低(700~900℃),密度小,装填密度低,燃烧生成物中无灼热熔渣,燃烧持续时间短,燃烧能力比铝热剂小得多。

在自动武器弹药中,几种常用燃烧剂的配方见表3.3.3。

表3.3.3 常见燃烧剂的配方 %

硝酸钡为白色结晶颗粒或粉末,密度3.2 g/cm3,熔点592℃。它的吸湿性较小,化学安定性较好,不与金属反应。在600℃以上分解,放出氧气,供可燃物燃烧。

铝镁合金粉是含铝和镁各为50%的无机可燃剂,燃烧时有足够的特种热效应,放出大量的热,并产生2 000℃左右的高温。在适量的供氧条件下燃烧时,能生成强烈的火焰和炽热的熔渣。铝镁合金粉为灰色粉末,密度为2.15~2.20 g/cm3,假密度为1.12 g/cm3,熔点为46.3℃。这种合金有较高的理化安定性,有利于药剂的长期储存。

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