对两种不同工艺和配方的可燃药筒燃气生成规律的分析比较,说明不同药筒由于燃气生成规律的不同,造成膛内压力曲线明显的差异。
国内的可燃药筒主要有两种,毡制型(俗称抽滤型)和卷制型。毡制型的配方主要是硝化棉加纸纤维和粘合剂,卷制型的配方除硝化棉外,还加入大量的TNT(起粘合作用)和一些纸纤维。两种药筒工艺相差很大,毡制型主要是真空抽滤,去水成型;卷制型主要是涂布后卷制成型。两种药筒都是疏松多孔和各组分分布都是不均匀的。
药筒点燃后,火焰向装药床中进行传播。传播包括两方面。一是被局部点燃的单体火药表面处的火焰沿药粒自身表面的传播,二是装药局部点燃区域的火焰向整个装药床中未点燃区域的传播。传播速度的快慢决定了燃烧结束时间的长短。可燃药筒的燃烧特性属于渗透性燃烧。根据文献[11] 可用火焰沿单体火药表面传播的简化模型所导出的火焰传播速度r公式:
r=Lh2/λρC-(Tg-T0)/(TigΩ-T0)
由上式看出,在点火药气体的温度Tg、火药初温T0、火药的点火温度TigΩ基本相同的情况下,由于毡制型的ρ、C均比卷制型的小(毡制型药筒C=900~914J/kg•K,卷制型药筒C=1340~1352 J/kg•K),所以毡制型药筒的火焰传播速度比卷制型的要快。因此,毡制型药筒压力曲线很快上升,卷制型药筒点燃后压力上升比较缓慢,而一旦火焰深入内部进行渗透性燃烧,压力就迅速上升,压力曲线因此起伏较大。论文网
研究发射药在密闭爆发器中的实际燃气生成规律,根据密闭爆发器实测的压力-时间曲线,利用无形状函数法,建立了发射药实测密闭爆发器压力-表观燃速模型。模型引入了与统计平均厚度概念对应的相对压力冲量,以发射药燃气生成量-相对压力冲量关系曲线表征表现燃速变化规律。其研究得出结论:
① 引入相对压力冲量概念,建立了与传统的形状函数方法不同、直接由爆发器实测p~t曲线表征发射药及其装药燃气生成规律的新方法和数学模型。该模型无须进行繁琐的分段拟合计算,避免了药形尺寸带来的计算误差,同时还考虑到燃烧过程中压力对燃速的影响,即密爆燃烧环境与发射药燃烧过程的协同作用;
② 基于密闭爆发器实验数据,运用所建立的实测密爆压力-表观燃速模型进行了数值计算,并与传统方法做出比较。该方法考虑到实验过程中的压力变化,更具实用价值。
压力对燃料滴燃烧速度的影响的研究,根据文献[9],该文献中通过改变环境介质压力的办法,在宽广的数值范围内改变Grashof 数(决定自然对流强弱的无量纲数),揭示自然对流对液滴燃烧速度影响的规律;同时因为化学反应速率依赖于压力,低压下液滴燃烧规律的研究,有助于揭示液滴燃烧过程中化学动力学因素的作用。从中可得以下结论:
① 在0.2-1大气压范围采用电火花直接点火,在0.4-11大气压范围采用扩散火焰点火,两种点火方式所得结果基本相同,说明点火方式对燃烧速度的测量结果并无特殊影响;
② 在0.5-11大气压范围内,乙醇滴的燃烧速度与压力的0.24次方成正比,即K∝p0.24。这与文献[4]在1-20大气压范围内用十烷、糠醇等四种燃料滴所得实验规律K∝p0.25大体一致,但与文献[5]的结果K∝p0.4(苯,1-5大气压)及文献[6]的结果K∝p0.14(乙醇,1-11大气压)或K∝p0.11(丙醇,1-11大气压)不同;