发射药的基本能.ppt

发射药的基本性能 1、发射药的能量性质 go 2、燃烧性质 go 3、安定性 go 1、发射药的能量性质 发射药对外做功的能力主要是由它的潜能来决定。 直接用来度量发射药潜能的参数是爆热（QV）go和比体积（Vl）。 爆热QV反映发射药可被利用的化学能，比体积（Vl） 反映发射药可产生的工质的性质和数量。爆热高和比体积大的发射药具有高的做功能力。 大多数发射药的能量性质都在下述范围之内：火药力980.1～1225kJ/kg,火焰温度2500～3400K,爆热3300～4150 kJ/kg，比体积836～1100L/kg,比热容比1.2300～1.2527。下表的数据是几种发射药的能量示性数，都具有代表性。 1kg发射药在初温298K、隔绝氧和定容条件下进行燃烧，并使反应物冷却到初温，水为液态时所放出的热量称为定容爆热，以QV表示，单位kJ/kg。 对于水为气态的定容爆热，常以QV（g）表示，单位kJ/kg。在298K温度下与QV的关系为 式中：nH2O——1kg火药爆发产物中水的质量摩尔浓度，mol/kg；41.536——水在298K时的摩尔汽化热，kJ/mol。 1kg发射药在初温298K、隔绝氧和定压条件下进行燃烧，并使反应物冷却到初温，水为气态时所放出的热量称为水为气态的定压爆热，以Qp(g)表示，单位kJ/kg。 火药定压爆热与定容爆热的关系为 式中：p——压力；V——火药燃烧产物在p条件下的体积；Vp——火药的体积。 火药的体积与产物体积V相比可以忽略，由上式得 式中：ng——1kg火药燃烧产物中气态产物物质的量；R——摩尔气体常数；T——温度。 当T为298K，R取8.314J/mol·K，则 （1）发射药的爆热与炸药的爆热是不相同的，虽然它们都在定容条件下进行化学变化，但发射药的爆热是引燃后燃烧化学变化放出的热，与发射药密度无关，而炸药的爆热则是引爆后爆炸化学变化放出的热，与炸药的密度有关； （2）爆热与物质的充分燃烧不同，爆热是与外界氧隔绝，自身所含各元素进行燃烧化学反应所放出的热，而充分燃烧是指某物质在过量氧存在下充分燃烧，使其元素生成稳定的氧化物时所放出的热量。对于发射药常为负氧平衡，很显然，发射药的充分燃烧热值比发射药的爆热值要大。 爆热是表征发射药燃烧时由化学能转变为显能的多少，转变为显能愈大，标志该发射药做功能力就愈大，所以，从总体上来说，发射药的爆热愈大愈好。但对不同武器来说，由于还要考虑武器的寿命和经济等因素，不是所有的武器对发射药的爆热要求愈大愈好，而是要从综合各种因素来提出对发射药爆热水平的要求。 back 2、燃烧性质 发射药反应的主要形式是燃烧反应，燃烧产生高温、高压的气体再推动弹丸运动。 燃烧过程中燃气的热能转化为弹丸的动能和后座能等其它形式的能量。 在能功转换的过程中，发射药只有部分能量转换为弹丸所需要的动能，其转化效率和过程的安全性，都取决于发射药的燃烧和能量释放的速率。 下表列出了几种发射药的燃烧性质。 因为燃烧过程关系到武器的效率和安全，所以燃烧性能是发射药的重要性能之一。 按照规律进行燃烧，可获得高的弹道效率和稳定的燃烧过程。 稳定的燃烧过程体现于燃烧气体的生成速率，即体现于燃烧速度。 所以燃烧研究的重点是发射药的燃烧速度及燃速变化的规律，以使发射药稳定、规律的燃烧，满足武器对不同燃速和安全性的要求。 back 3、安定性 在特定条件下，发射药能发生爆炸反应，具有敏感性与不安定性,所以发现各种发射药敏感性与不安定性的实质、保持其物理和化学性质的相对不变、发展安全使用技术等，是火药研究的一项重要内容。 3.1 发射药的化学安定性 因为组成发射药的硝基化合物、硝酸酯化合物、硝铵化合物以及含有氧化剂和可燃物的物料，在储存期间要发生变化，其中包括吸收水分、组分挥发、迁移、老化、高分子降解、水解、氧化等，是发射药变质，并可能诱发燃烧和爆炸反应。 生产、研究发射药时，药注意保持其物化性能不变或少变化的能力，保证在处理和再加工过程中的安全性以及加工后产品的稳定性。 考虑发射药的化学安定性，应首先注意发射药的热分解反应，因为它和发射药的感度一样是导致爆发反应的重要因素。也要注意发射药在组分和结构上发生的变化，不能把劣质的组分引入到发射药中，不能忽视由于晶析、汗析而造成敏感化的倾向。 发射药的主要组分是硝酸酯，更容易发生热分解反应。发射药在热分解的初始阶段首先是硝酸酯键的断裂反应，这是一个单分子的吸热反应，并释放出NO2，在初始反应之后是分解产物之间的反应，是放热反应，总的反应是放热的，反应方程式为： RCH2O…ONO2 = RCH2O-Q0+NO2 RCH2O+NO2 = H2O+NO+CO2+R1＇