发射药广泛应用于武器系统和航空航天系统,是武器弹药或飞行器在发射、推进过程中不可或缺的关键基础[1]。因为发射药是武器和航空航天系统的基础支撑,所以武器火力、航天技术上的发展和需求将直接影响到对发射药的性能需求。发射药的技术发展来源于对火炮性能的不断追求,但反过来发射药技术的发展又能进一步推动武器体系的发展和进步[2]。随着武器系统对火力、射程、小型化等多方面性能的进一步要求,发射药技术对于火炮火力系统的影响进一步得到扩大,其技术应用的发展也得到了整个武器发射领域的持续关注和高度重视,并在武器战略级发展中一直保持着不可撼动的重要地位。78026

如今的发射药主要分为三类:单基、双基和三基药[3]。所谓的“基”,指的是在同一分子内,其既含有可燃元素,又含有氧化元素的能量组分,而这种化合物所属的纯物质就被称为火药的“基”。在单基药中只含有硝化纤维这一种含能组分。而双基药则是由硝化棉(NC)通过难挥发性溶剂比如硝化甘油(NG)或其他硝酸酯塑化而成[4]。单基药和双基药从结构上来看都是结构均匀的体系,因此被称为均质发射药。而三基药则是在双基药组成的基础上加入硝基胍或相类似的成分制成的。如果在均质结构发射药的基础上,引入黑索金(RDX)等硝胺类炸药,得到的药品就是硝胺发射药。由于三基药和硝胺发射药的结构并不均一(除了均质发射药以外,还有氧化剂的固相组分),因此称其为异质发射药。论文网

从如今国内外普遍的产出和使用情况来分析,枪、炮武器(涵盖各口径)主要使用的发射药仍为单基、双基或三基发射药。现役装备常用的发射药中,单基发射药就有M1、M6、M10、NACO等品种[5]。然而在大口径火炮中(尤其是许多高性能火炮,比如中远程的大口径榴弹炮或高膛压坦克炮),除了有部分仍在使用单基发射药以外[6],基本上都采用了双基或三基发射药。其中双基发射药的能量较高[7],主要用于无后座的火炮。由于最近几十年里,属于双基药的球形药[8-10],其生产工艺得到了很大的简化,其生产过程安全便捷,生产成本低廉,因此得到了广泛的推广,也成为了轻型武器的主要装药形式[11]。但是由于双基发射药的能量高,导致使用过程中产生的火焰温度很高,因此对炮管的烧蚀作用比较严重。为了降低发射药可能隐含的烧蚀性,在双基药基础上进一步改进,加入了硝基胍的三基发射药得到了发展。由于烧蚀性小,生产工艺经济合理,因此三基发射药开始越来越广泛地应用于各种高能武器中。

许多现役的发射药,其在强度或能量性能方面,与实际应用的需求相比,仍存在着较大的差距[12]。为了满足超远距离射程发射药和高膛压反装甲类弹药的需要,进一步提高现役装备使用火炮的实际穿甲威力,同时又为了确保高膛压火炮的应用安全,研制能量高、力学性能较佳的新型发射药将是一个亟待发展的方向。

将热塑性高聚物材料引入发射药粘合剂中,是推动发射药发展的重要技术之一[13]。目前研究高能和高强度发射药的基本方法是在均质火药或在热塑性高聚物的基础之上填充高能添加剂,以增加体系的能量;或通过加入改性添加剂或增加高聚物粘结剂的方法来改善体系总体的力学性能。将热塑性弹性体(TPE)用作固体推进剂的粘结剂,不仅能有效地分离回收利用过期推进剂,还大大改善了推进剂的实际加工工艺。这个方法兼顾了双基发射药推进剂加工方便和复合推进剂所具有的高能量比冲的优点。TPE应用到发射药领域是一种新的尝试,而聚氨酯粘结剂的力学性能又将是这一跨领域的尝试能否满足应用需求的关键因素。

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