GAP/NC 基發(fā)射藥的不敏感性能

宋育芳，肖樂勤，李純志，唐方圓，龍義強(qiáng)，周偉良

（1. 南京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院， 江蘇 南京 210094； 2. 瀘州北方化學(xué)有限公司， 四川 瀘州 646605）

0 引 言

隨著武器裝備系統(tǒng)的高速發(fā)展，殘酷的戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境對(duì)武器彈藥的安全性要求越來越高［1-2］。常規(guī)彈藥儲(chǔ)存于坦克、戰(zhàn)車或艦船的密閉彈藥倉(cāng)時(shí)，作為彈藥的主要組成部分，發(fā)射藥容易在外界能量的刺激下發(fā)生劇烈反應(yīng)，給艦船、坦克的安全造成十分嚴(yán)重的威脅［3］。低敏感發(fā)射藥在受到外界的加熱、撞擊等刺激時(shí)，能夠表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，大大降低了意外刺激條件下的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此低敏感發(fā)射藥的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)當(dāng)前武器發(fā)展具有重大意義。

早期的低敏感發(fā)射藥一般以惰性黏結(jié)劑為基（醋酸丁酸纖維素（CAB），醋酸纖維素（EA）等），通過添加大量高能固體填料來實(shí)現(xiàn)能量與安全的平衡［4］，這類發(fā)射藥通常存在能量水平低、力學(xué)性能差等問題［5］。隨著低敏感發(fā)射藥的發(fā)展，一些含能熱塑性彈性體（聚疊氮縮水甘油醚（GAP），3，3-二疊氮甲基氧雜環(huán)丁烷-四氫呋喃共聚醚（PBT）等）由于其良好的安定性和較高的生成焓被越來越多的研究者使用［6-7］，并加入到發(fā)射藥中，用于改善發(fā)射藥的安定性和力學(xué)強(qiáng)度等。GAP 是疊氮黏結(jié)劑中研究最早也最為成熟的一種，與硝化棉（NC）、黑索今（RDX）等混合有較好的相容性，同時(shí)可以改善NC 的安定性。郭茂林等［6］研究了聚疊氮縮水甘油醚型含能熱塑性彈性體（GAP-ETPE）改性單基發(fā)射藥的熱行為及力學(xué)性能，結(jié)果表明，隨著GAP-EPTP 含量增加，改性單基藥的熱安定性逐漸提高，當(dāng)GAP-EPTE 含量為30%時(shí)，發(fā)射藥的低溫抗沖擊強(qiáng)度提升大于160%；吳艷光等［8］制備了一種新型GAP-改性硝化纖維素粉末，研究表明其塑化性能優(yōu)異，有利于發(fā)射藥的加工制備，并且由于GAP 的加入，GAP-改性硝化纖維素粉末撞擊感度降低，力學(xué)性能大幅提升。

N-丁基硝氧乙基酰胺（Bu-NENA）是一種性能優(yōu)良的新型液體含能增塑劑，分子結(jié)構(gòu)中既有鏈節(jié)較長(zhǎng)的正丁基，又有硝胺（—N—NO2）和硝酸酯（—O—NO2）等能量基團(tuán)，對(duì)硝化棉有良好的增塑作用，具有能量高、感度低、化學(xué)安定性好的優(yōu)點(diǎn)［9］。近期研究表明，Bu-NENA對(duì)硝化棉的增塑作用優(yōu)于硝化甘油，有利于發(fā)射藥的加工制備，用Bu-NENA 取代硝化甘油加入NC基推進(jìn)劑中，特性落高H50從8.1 cm 增加到27.1 cm，靜電感度由94%降至18%［10］。

根據(jù)熱點(diǎn)理論［11-12］，含能材料內(nèi)部含有雜質(zhì)、空穴、晶界等缺陷時(shí)，在其受到外界刺激后，缺陷處易形成局部高溫區(qū)域，產(chǎn)生熱點(diǎn)。當(dāng)熱量累積到一定程度，容易導(dǎo)致含能材料整體發(fā)生快速分解反應(yīng)，造成嚴(yán)重的后果，因此需要盡量避免熱點(diǎn)的產(chǎn)生。石墨是發(fā)射藥中常用的光澤劑，通常外加在藥粒表面用于增加藥粒的流散性、光澤性和導(dǎo)電性。同時(shí)石墨具有良好的導(dǎo)熱性，如果將適量石墨作為降感劑加入發(fā)射藥配方，則良好的導(dǎo)熱性有利于發(fā)射藥內(nèi)部熱量的快速傳導(dǎo)，緩解內(nèi)部熱量累積，避免發(fā)射藥局部溫度過高，有利于防止或減少熱點(diǎn)的形成。

綜上所述，本研究選擇以NC 和GAP 為黏結(jié)劑，以Bu-NENA 為增塑劑，添加高能填料RDX 以及導(dǎo)熱助劑石墨，制備一種低敏感發(fā)射藥（IM 發(fā)射藥）。通過撞擊感度、摩擦感度和靜電火花感度研究IM 發(fā)射藥的安全性，進(jìn)一步通過慢速烤燃、快速烤燃、子彈撞擊、破片撞擊以及殉爆試驗(yàn)，對(duì)IM 發(fā)射藥的不敏感性能進(jìn)行評(píng)估，為低敏感發(fā)射藥的研究提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑原料

NC（含氮量12.8%）、RDX（粒徑約45 μm），瀘州北方化學(xué)工業(yè)有限公司；GAP（羥值24.07 mg KOH/g，分子量4500），Bu-NENA，純度99%，黎明化工研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司；乙酸乙酯，工業(yè)用品；制式太根發(fā)射藥（質(zhì)量分?jǐn)?shù)：硝化三乙二醇10%，硝化甘油20%，NC（含氮量12.6%）70%），石墨（粒徑≤150 μm），二號(hào)中定劑，瀘州北方化學(xué)工業(yè)有限公司。

1.2 發(fā)射藥制備

IM 發(fā)射藥的配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為NC 55%～60%，RDX 18%～20%，GAP 8%～10%，Bu-NENA 8%～10%，石墨0.5%～1%，二號(hào)中定劑0.5%～1%。

采用半溶劑法制備發(fā)射藥，溶劑為乙酸乙酯，溶棉比為0.5，為了使藥料更好地混合，采用干/濕料混加的方式進(jìn)行加料。將RDX 和Bu-NENA 吸收于NC 中，壓制成NC/RDX/Bu-NENA 藥片，稱量好的藥片作為干料待用；將GAP 和石墨分別加入稱量好的乙酸乙酯中攪拌均勻，制備成液體料；干料和液體料分次加入膠化機(jī)中，膠化過程正轉(zhuǎn)10 min，反轉(zhuǎn)5 min，依次交替共2 h。膠化好的藥團(tuán)經(jīng)過壓藥、切藥、烘干等制備工藝后得到IM 發(fā)射藥（見圖1）。制備的IM 發(fā)射藥藥形為花邊18/19，弧厚1.8 mm。

圖1 IM 發(fā)射藥制備流程圖Fig.1 Flow chart of the preparation of IM gun propellants

1.3 理化、燃燒與力學(xué)性能

理化性能：根據(jù)GJB 770B-2005 中的方法401.1，103.1以及104.2分別測(cè)試發(fā)射藥的密度、水分和殘溶。

燃燒性能：密閉爆發(fā)器容積98.12 cm3，點(diǎn)火藥為2#硝化棉，點(diǎn)火壓力10 MPa，裝填密度為0.12 g·cm-3和0.2 g·cm-3，試驗(yàn)溫度為常溫。

力學(xué)性能：采用ZWJ-0351 型簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)和CMT-4304 型電子萬能試驗(yàn)機(jī)分別測(cè)試發(fā)射藥的抗沖擊強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。根據(jù)GJB 770-2005 規(guī)定，制備長(zhǎng)度為60 mm 的單孔管狀藥用于沖擊試驗(yàn)，制備長(zhǎng)徑比1∶1 的管狀藥用于抗壓試驗(yàn)，分別在低溫（-40 ℃）、常溫（20 ℃）和高溫（50 ℃）下保溫1 h 后進(jìn)行試驗(yàn)。

1.4 感度性能

撞擊感度：根據(jù)GJB770B-2005 方法601.2，采用WL-1 型立式落錘儀測(cè)試IM 發(fā)射藥的撞擊感度。落錘重量2 kg，樣品質(zhì)量30 mg，溫度（20±1） ℃，撞擊感度以50%爆炸特性落高H50（cm）表示。

摩擦感度：采用MGY-1 擺式摩擦感度儀，參照GJB770B-2005 方法602.1 測(cè)試樣品的爆炸百分?jǐn)?shù)。擺角為（66±1）°，正壓力為（2.45±0.01） MPa，每發(fā)實(shí)驗(yàn)藥量為（25±1） mg，摩擦感度以樣品爆炸概率P（%）表示。

靜電火花感度：參照GJB5891.27-2006 方法6.1，采用JGY-50型靜電火花感度儀進(jìn)行測(cè)試。電容2.2 pF，針距1.2 mm，裝藥量25 mg，溫度20 ℃，濕度＜60%，測(cè)試結(jié)果以樣品50%發(fā)火電壓V50（kV）表示。

1.5 不敏感性能

為了研究IM 發(fā)射藥的不敏感性能，參考美國(guó)《非核彈藥的危險(xiǎn)性評(píng)估試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》MIL-STD-2105D 以及國(guó)內(nèi)相關(guān)研究［13-14］，對(duì)制備的IM 發(fā)射藥進(jìn)行慢速烤燃、快速烤燃、子彈撞擊、破片撞擊和殉爆試驗(yàn)，通過測(cè)試彈損壞狀態(tài)、見證板破損狀態(tài)、樣品殘余狀態(tài)等方面綜合評(píng)價(jià)IM 發(fā)射藥的不敏感性。

1.5.1 泄壓測(cè)試彈

采用一種帶泄壓部件的測(cè)試彈考核研制發(fā)射藥的不敏感特性，詳細(xì)描述見文獻(xiàn)［15］。泄壓測(cè)試彈材質(zhì)為45#鋼，尺寸為Φ60 mm×240 mm，壁厚3 mm，結(jié)構(gòu)如圖2 所示，具體包括：頂蓋、泄壓部件、擴(kuò)徑環(huán)（安裝泄壓部件）、筒體和底蓋。測(cè)試彈頂端安裝有5 MPa的泄壓部件［13］，上下端蓋通過螺紋連接。裝藥方式為自由裝填，裝填密度為0.86 g·cm-3，裝藥量586 g。

圖2 泄壓測(cè)試彈結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure schematic diagram of pressure relief cook-off bomb

1.5.2 慢速烤燃

慢烤試驗(yàn)采用烘箱進(jìn)行加熱。測(cè)試彈兩側(cè)固定兩根熱電偶測(cè)量殼體溫度，上方安裝一根熱電偶測(cè)量環(huán)境溫度，測(cè)試彈底部放置見證板，由墊圈支撐，整個(gè)裝置放在烘箱中部。升溫速率為1 ℃·min-1，從室溫開始加熱，直至樣品發(fā)生反應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)束后收集現(xiàn)場(chǎng)破片，通過殼體變形程度、破碎狀態(tài)及見證板狀態(tài)來衡量樣品的響應(yīng)程度。

1.5.3 快速烤燃

燃燒池尺寸為1500 mm×1500 mm，燃燒架為500 mm×500 mm，燃燒架距離燃燒池高度為500 mm，燃油為工業(yè)煤油。試驗(yàn)過程中測(cè)試彈放置在燃燒架中部，使用鐵絲固定，利用熱電偶測(cè)量殼體溫度，并用相機(jī)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過程。試驗(yàn)過程中平均火焰溫度在600～800 ℃之間。

1.5.4 子彈撞擊

子彈撞擊試驗(yàn)由12.7 mm 彈道槍射擊12.7 mm標(biāo)準(zhǔn)穿甲燃燒彈徑向撞擊樣彈，子彈撞擊速度為（850±20） m·s-1。對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行錄像監(jiān)控。

1.5.5 破片撞擊

采用25 mm 火炮發(fā)射Φ12.7 mm 的破片撞擊樣品構(gòu)件，破片質(zhì)量為18.6 g，破片速度為（1830±60） m·s-1。對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行錄像監(jiān)控。

1.5.6 殉爆試驗(yàn)

殉爆試驗(yàn)裝置由主發(fā)彈、被發(fā)彈、起爆藥以及見證板組成。試驗(yàn)中用160 g Pentolite 藥柱引爆主發(fā)彈，主發(fā)彈與被發(fā)彈零距離接觸，底部放置一塊3 mm 厚的見證板，被發(fā)彈頂端不封口。主發(fā)彈引爆后產(chǎn)生的沖擊波作用于被發(fā)彈，通過觀測(cè)被發(fā)彈和見證板的狀態(tài)，判斷發(fā)射藥響應(yīng)程度。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化、燃燒與力學(xué)性能

2.1.1 理化性能

根 據(jù)GJB 770B-2005 中 的 方 法401.1，103.1 以及104.2 對(duì)IM 發(fā)射藥的密度、水分和殘溶進(jìn)行了測(cè)定，測(cè) 得IM 發(fā)射 藥 的 密 度 為1.54 g·cm-3，水分含量0.54%，殘溶為1.22%。

2.1.2 燃燒性能

穩(wěn)定而有規(guī)律的燃燒是發(fā)射藥應(yīng)用于武器裝藥的先決條件，本研究采用密閉爆發(fā)器考察IM 發(fā)射藥的燃燒性能，結(jié)果如表1 和圖3 所示。0.12 g·cm-3裝填密度下，IM 發(fā)射藥的最大壓力pm為129 MPa，對(duì)應(yīng)的燃燒時(shí)間tm為33.2 ms，在20～110 MPa 壓力范圍內(nèi)，燃速壓力指數(shù)n為0.7241；0.2 g·cm-3裝填密度下，最大壓力pm為241 MPa，對(duì)應(yīng)的燃燒時(shí)間tm為23.0 ms，在70～180 MPa 壓力范圍內(nèi)，燃速壓力指數(shù)n為1.017。

表1 IM 發(fā)射藥密閉爆發(fā)器結(jié)果Table 1 Closed bomb results of IM gun propellants

圖3 不同裝填密度的IM 發(fā)射藥密閉爆發(fā)器試驗(yàn)曲線Fig.3 Closed bomb test curves of IM gun propellants with different loading density

密閉爆發(fā)器試驗(yàn)結(jié)果表明IM 發(fā)射藥燃燒過程穩(wěn)定，火藥力和余容分別為1050 kJ·kg-1和1.03 dm3·kg-1，理論計(jì)算爆溫為2677 K。

2.1.3 力學(xué)性能

制備的IM 發(fā)射藥的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見表2。由表2 可知，IM 發(fā)射藥在-40，20 ℃及50 ℃下的抗沖擊強(qiáng)度分別為8.19，11.12，13.97 kJ·m-2，抗壓強(qiáng)度分別為131.51，82.45，58.22 MPa。隨著溫度升高，IM發(fā)射藥的抗沖擊強(qiáng)度有所提升，抗壓強(qiáng)度逐漸降低。與文獻(xiàn)［16］和文獻(xiàn)［17］中的低易損發(fā)射藥相比，IM發(fā)射藥的抗沖擊強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度有顯著提升；相比文獻(xiàn)［18］中RDX 等高能硝胺發(fā)射藥，IM 發(fā)射藥的低溫力學(xué)性能較好，抗壓強(qiáng)度明顯提升；與文獻(xiàn)［19］中的單基藥相比，IM 發(fā)射藥的抗沖擊強(qiáng)度與單基藥基本相當(dāng)，抗壓強(qiáng)度明顯提升。

表2 不同發(fā)射藥力學(xué)性能Table 2 Mechanical properties of different gun propellants

IM 發(fā)射藥配方中，GAP 分子結(jié)構(gòu)含有的—N3和Bu-NENA 含有的—N—NO2和—O—NO2等能量基團(tuán)，可以為發(fā)射藥提供部分能量，一定程度上能夠降低配方中固體填料的添加量，這有利于提升發(fā)射藥的力學(xué)性能。除此之外，GAP 對(duì)NC 有良好的增韌作用，Bu-NENA 對(duì)NC 有良好的增塑作用，二者的引入有效改善了硝化棉大分子的溶塑特性，而Bu-NENA 較低的玻璃化溫度（＜-80 ℃）［20］也有利于提高發(fā)射藥的低溫力學(xué)性能。

2.2 感度性能

撞擊、摩擦和靜電感度反映發(fā)射藥在不同場(chǎng)景和刺激下的安全性，可以作為不敏感測(cè)試驗(yàn)證的一種補(bǔ)充?？疾炝搜兄频腎M 發(fā)射藥與瀘州北方化學(xué)有限公司提供的制式太根發(fā)射藥的撞擊、摩擦和靜電感度，結(jié)果見表3。

表3 IM 發(fā)射藥與太根發(fā)射藥感度測(cè)試結(jié)果Table 3 Sensitivity test results of IM gun propellants and TEGN gun propellants

太根發(fā)射藥的特性落高H50為16.33 cm，摩擦感度達(dá)到100%，V50約為2 kV。相同測(cè)試條件下，IM 發(fā)射藥的H50為62.62 cm，摩擦感度為28%，V50約為2 kV。相比太根發(fā)射藥，IM 發(fā)射藥的撞擊感度和摩擦感度明顯降低，靜電感度略有降低。IM 發(fā)射藥中主要的降感組分為GAP 和Bu-NENA，GAP 具有機(jī)械感度低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，能與硝酸酯增塑劑混合并降低硝酸酯的撞擊感度［21］。Bu-NENA 的熱化學(xué)穩(wěn)定性好，感度低，其撞擊感度明顯低于太根等含能增塑劑［22］，加入發(fā)射藥中可以降低發(fā)射藥的感度［20］。

2.3 不敏感性能

2.3.1 慢速烤燃

多孔粒狀發(fā)射藥與致密的炸藥相比，在慢速烤燃測(cè)試中的傳熱特性相差很大，被點(diǎn)燃后的燃燒面積大，容易導(dǎo)致燃燒轉(zhuǎn)爆轟，因此發(fā)射藥慢烤試驗(yàn)中的響應(yīng)程度是不敏感性能評(píng)價(jià)中的關(guān)鍵項(xiàng)目。圖4 為所研制IM 發(fā)射藥慢烤試驗(yàn)后殼體、見證板及殘藥狀態(tài)。圖4a顯示試驗(yàn)后測(cè)試殼體完整，沒有破損變形，底部見證板有凹痕，僅發(fā)生微變形（圖4b）。殼體和見證板的完整程度說明IM 發(fā)射藥燃燒過程中沒有強(qiáng)烈的壓力釋放，所以未對(duì)殼體和見證板造成嚴(yán)重?fù)p壞。慢烤后剩余大量殘藥（圖4c），表明慢烤過程中發(fā)射藥沖破殼體頂部泄壓片，殼體泄壓之后，燃燒反應(yīng)迅速停止，剩余藥粒在受到撞擊、擠壓、摩擦、加熱等刺激后有變形或破損。慢速烤燃試驗(yàn)過程利用熱電偶進(jìn)行兩點(diǎn)測(cè)溫，從圖5溫度曲線可以看出，point 1 和point 2 測(cè)試溫度基本一致，經(jīng)過172.4 min 的緩慢程序加熱后，IM 發(fā)射藥在181 ℃發(fā)生反應(yīng)。根據(jù)殼體和見證板損壞情況以及剩余殘藥判斷，IM 發(fā)射藥在慢烤試驗(yàn)中發(fā)生燃燒反應(yīng)。

圖4 IM 發(fā)射藥慢烤試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Slow cook-off test results of IM gun propellants

圖5 IM 發(fā)射藥慢烤溫度曲線Fig.5 Slow cook-off test temperature curves of IM gun propellants

2.3.2 快速烤燃

快烤試驗(yàn)是模擬戰(zhàn)場(chǎng)中在明火等快速升溫情況下彈藥的響應(yīng)程度，研制發(fā)射藥的快烤試驗(yàn)過程及結(jié)果如圖6 所示。結(jié)合錄像資料觀察，點(diǎn)火120 s 后，測(cè)試彈泄壓片破開，殘片飛出（圖6a），隨后樣品繼續(xù)燃燒（圖6b）。試驗(yàn)結(jié)束后觀察裝藥殼體，發(fā)現(xiàn)殼體構(gòu)件完整，外觀無破損變形（圖6c），快烤裝置保持完整，甚至沒有破壞固定殼體的細(xì)鐵絲，說明反應(yīng)過程溫和不劇烈，沒有強(qiáng)壓力釋放。測(cè)試彈在快速升溫條件下，通過傳導(dǎo)和輻射的傳熱方式，將熱量傳給發(fā)射藥，同時(shí)發(fā)射藥以熱傳導(dǎo)的方式將表層的熱量傳遞到內(nèi)部，在發(fā)射藥中形成一定的溫度梯度，并在發(fā)射藥自身產(chǎn)生熱積累和自加熱現(xiàn)象［23］，當(dāng)部分發(fā)射藥達(dá)到分解溫度時(shí)開始分解。在此期間，殼體內(nèi)部聚集大量分解氣體產(chǎn)物，在局部形成高溫高壓區(qū)，相應(yīng)處的發(fā)射藥分解速率較其他處更快，達(dá)到一定程度后，燃?xì)鉀_破殼體泄壓片后泄壓，發(fā)生燃燒反應(yīng)。從試驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷，IM 發(fā)射藥在快烤試驗(yàn)中發(fā)生燃燒反應(yīng)。

圖6 IM 發(fā)射藥快烤試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Fast cook-off test results of IM gun propellants

2.3.3 子彈撞擊

子彈撞擊試驗(yàn)是模擬發(fā)射藥在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中受到意外子彈撞擊的響應(yīng)程度，本研究采用12.7 mm 穿甲彈撞擊發(fā)射藥樣彈的徑向中部位置，結(jié)果見圖7。結(jié)合錄像資料，子彈射擊后測(cè)試彈倒地，之后未產(chǎn)生任何現(xiàn)象（無冒煙或火光）（圖7a）。試驗(yàn)后觀察現(xiàn)場(chǎng)，除了子彈穿孔產(chǎn)生的破洞外，測(cè)試彈殼體基本保持完整，殼體內(nèi)部及周圍存在大量未燃燒殘藥，底部見證板無明顯變形，僅有輕微凹痕（圖7b）。根據(jù)上述試驗(yàn)現(xiàn)象判斷，IM 發(fā)射藥在子彈撞擊試驗(yàn)中發(fā)生燃燒反應(yīng)。

圖7 IM 發(fā)射藥子彈撞擊試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Bullet impact test results of IM gun propellants

在槍彈的高速撞擊及摩擦等因素作用下，部分機(jī)械能迅速轉(zhuǎn)化為熱能，IM 發(fā)射藥藥粒受到?jīng)_擊和摩擦作用，并迅速分解燃燒，燃燒過程較溫和，未見藥粒噴射，也沒有發(fā)生進(jìn)一步的劇烈反應(yīng)。

2.3.4 破片撞擊

和慢烤刺激類似，發(fā)射藥受高速破片撞擊后，瞬間大量發(fā)射藥藥粒被點(diǎn)燃，容易導(dǎo)致燃燒轉(zhuǎn)爆轟，本研究采用12.7 mm 錐形破片撞擊發(fā)射藥樣彈的徑向中部位置，試驗(yàn)結(jié)果如圖8 所示。從圖8 看出，殼體背部筒體破裂，見證板發(fā)生變形，并有輕微凹痕。結(jié)合錄像資料分析，破片撞擊樣彈瞬間，撞擊位置出現(xiàn)明亮火光，隨后火光消失，殼體受擊倒地發(fā)生破裂，藥粒四散，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)再未觀察到冒煙或火光，試驗(yàn)結(jié)束后收集到大量殘藥。由上述現(xiàn)象分析，破片撞擊測(cè)試彈后，藥粒受到高速破片的沖擊和摩擦作用，局部溫度快速升高并分解燃燒，殼體破裂后，殼體內(nèi)部壓力降低，熱傳遞作用減弱，因此局部燃燒反應(yīng)在未傳播之前迅速停止。根據(jù)殼體破裂情況以及剩余殘藥，判斷IM 發(fā)射藥在破片撞擊試驗(yàn)中發(fā)生局部燃燒反應(yīng)。

圖8 IM 發(fā)射藥破片撞擊試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Fragment impact test results of IM gun propellants

2.3.5 殉爆試驗(yàn)

殉爆試驗(yàn)是模擬彈藥在受到?jīng)_擊波、熱力結(jié)合等刺激下的響應(yīng)程度，本研究采用主發(fā)彈與被發(fā)彈零距離放置，先由雷管引爆傳爆藥柱，進(jìn)而引爆主發(fā)彈。圖9 為IM 發(fā)射藥殉爆試驗(yàn)結(jié)果，從圖9 中可以觀察到試驗(yàn)后被發(fā)彈、見證板以及剩余殘藥的狀態(tài)。被發(fā)彈在受到主發(fā)彈爆炸后產(chǎn)生的沖擊波、爆炸產(chǎn)物以及高速碎片等刺激下，殼體底部發(fā)生變形，其余完好無破裂；見證板在主發(fā)彈和被發(fā)彈的強(qiáng)剪切力作用下破裂，板上留下2 個(gè)部分剪切的圓孔，但并未形成穿孔；試驗(yàn)后收集到部分剩余殘藥，主發(fā)彈殼體碎片未收集。從被發(fā)彈僅變形無破裂、見證板未穿孔以及收集到部分殘藥的試驗(yàn)結(jié)果，判斷Bu-NC/RDX 發(fā)射藥在殉爆試驗(yàn)中發(fā)生燃燒反應(yīng)。

圖9 IM 發(fā)射藥殉爆試驗(yàn)結(jié)果Fig.9 Sympathetic detonation test results of IM gun propellants

3 結(jié) 論

（1）以NC 和GAP 為黏結(jié)劑，Bu-NENA 為增塑劑，RDX 為高能填料，石墨為導(dǎo)熱助劑制備了IM 發(fā)射藥；GAP 和Bu-NENA 的引入改善了硝化棉大分子的溶塑特性，IM 發(fā)射藥-40 ℃下抗沖擊強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別為8.2 kJ·m-2和131.5 MPa；實(shí)測(cè)IM 發(fā)射藥的火藥 力為1050 kJ·kg-1，理論爆溫為2677 K。

（2）低感組分GAP 和Bu-NENA 有利于降低IM 發(fā)射藥的感度，IM 發(fā)射藥的特性落高H50為62.62 cm，摩擦感度為28%，與太根發(fā)射藥相比，感度大幅降低。

（3）IM 發(fā)射藥在慢烤、快烤、子彈撞擊、破片撞擊和殉爆試驗(yàn)中未發(fā)生爆燃或爆炸，在慢烤、快烤、以及殉爆試驗(yàn)中發(fā)生燃燒反應(yīng)，在子彈撞擊試驗(yàn)和破片撞擊試驗(yàn)中的響應(yīng)程度低于燃燒反應(yīng)。以上結(jié)果表明，IM 發(fā)射藥具有良好的不敏感性，是一種有應(yīng)用前景的低敏感發(fā)射藥。