密闭爆发器试验是测试发射药燃速的常规方法,国内外对密闭爆发器试验测试及数据处理方法进行了大量的研究。早期Muraour使用圆柱状铜柱测试发射药燃烧的最大压力,使用有烟火药作为点火药以确定发射药燃烧的时间;Crow-Grimshaw采用弹性测压法记录发射药燃烧的压力曲线,使用音叉记录发射药燃烧的时间;随着测试技术的发展,目前普遍使用压电测压法测试发射药燃烧的P~t曲线,该方法能够较准确的记录发射药点火、燃烧、以及燃烧结束后燃气冷却时压力随时间变化关系。63835

对于分析密闭爆发器实验数据的方法,在20世纪50年代,美国已经开发了可以计算不同孔数、不等弧厚圆柱发射药燃烧时几何尺寸变化的编码Baer-Frankle code,并在Baer-Frankle编码的基础上开发了IBHVG(Interior Ballistics of High-Velocity Guns),IBHVG可以计算发射药点火后任意时刻的燃烧面积、体积以及多孔药燃烧分裂后药条几何尺寸的变化规律[4]。1989年,Oberle和Kooker开发了可以计算均质发射药、钝感发射药和分层发射药燃速的软件(BRLCB)[5-6],以上程序都是基于FORTRAN语言编写的。2001年,在BRLCB的基础上开发了XLCB处理程序,该程序是基于windows操作系统以Visual Basic语言编写的,是根据发射药的几何尺寸和热化学性能计算其燃速,并可以计算发射药的燃烧活度[7]。

上世纪70年代,Price、Robbins和Krier等人开发并改善了密闭爆发器编码,同时他们对燃烧过程也进行了更准确的处理[8-13]。这些开发包括对比了密闭爆发器和标准药柱实验的燃速值,后者测定在恒定压力下对已知尺寸的发射药样品燃烧时间,最终根据各自独立的研究证实,密闭爆发器测试燃速结果与恒压条件下测试燃速结果相似。Barrie E.Homan和Arpad A.Juhasz开发了一个基于Microsoft Excel 97平台的新的密闭爆发器的数据采集和转换程序,结合IOTech's Wavebook/512数据采集硬件,密闭爆发器实验的电压信号将直接被转换成电子数据表,并进行燃速的计算[14]。

为了准确测试发射药的燃速和燃速压力指数,前苏联进行了恒压条件下的尝试实验。具体是采用分级压缩法,产生100MPa以上的高压密闭环境,点燃预先放入其中的发射药样品,发射药燃烧产生的气体进入缓冲容器中,确保发射药在基本恒定的压力环境中燃烧,这样测试的发射药燃速更准确。该方法虽较适合发射药燃速的研究,但实验费用昂贵,操作难度大,不适合作为常规研究方法。

Sharon L.Richardson和William F.Oberle研究了微型密闭爆发器中单孔药装填密度对燃速测试的影响,通过传统的装填密度0.2g/cm3与实际的装填密度(0.1-0.35g/cm3)作对比,以传统的燃速定律 作为对比的基础,实验得出:低装填密度(<0.15g/cm3)所测得的燃速与高装填密度的燃速有很大的差异;在分析燃速差异时必须同时考虑燃速系数和燃速压力指数的变化[15]。但是该实验只选取了单孔药装填密度对燃速测试结果的影响进行分析,没有选用其它药型发射药作对比实验。文献综述

目前,密闭爆发器测试方法依然是发射药燃速测试的主要方法。这种方法的核心是假设发射药燃烧遵从几何燃烧定律,利用燃烧层厚度的概念描述燃烧规律,燃烧方向垂直于药粒燃烧表面,燃速服从Vieille定律[16]

在内弹道领域,实验证明Vieille定律有很大的实用性,到目前为止,对于很多新型的固体发射药,其燃速在密闭爆发器测试中,Vieille定律依然适用。由于密闭爆发器试验法具有设备简单,操作方便,测试费用低等优点,因此得到广大研究者的重视。

国内华东工学院一0三研究室在《内弹道学》中[17],对发射药气体状态方程、几何燃烧定律和气体生成速率进行了描述,王泽山等在《火药试验方法》中[18],对发射药定容燃烧的密闭爆发器试验原理及数据处理过程进行了详细的描述。

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