气体发生剂配方设计基本原则

烟火气体发生剂是由氧化剂和可燃剂(还原剂)等多组分构成的一种非均相体系。它的燃烧过程是一个复杂的物理化学过程，这个过程与药剂的组成和燃烧条件有密切的关系，涉及的参数较多。总的来说，气体发生剂的配方应根据其使用要求来设计。气体发生剂的燃烧热、燃速、理化性能和生产工艺等首先取决于其配方设计，因而加强对气体发生剂配方的优化设计研究，对气体发生剂的进一步发展及丰富气体发生剂的配方优化理论，具有重要的理论和现实意义。

一般来说，气体发生剂的配方设计应遵循以下原则。

1.体系合理构成

气体发生剂的燃烧热、燃速、理化性能、比容以及储存过程的稳定性从根本上说取决于整个气体发生剂体系的构成，在对气体发生剂的配方优化设计时首先必须要保证体系稳定的要求，尤其当气体发生剂用于航天航空等国防领域时，配方体系的稳定性显得尤为重要。因此，必须考虑气体发生剂体系的合理构成，只有这样才能初步确定配方的基本组分以及各组分的大致含量。

2.氧平衡(www.xing528.com)

气体发生剂的燃烧过程实质上就是氧化剂与可燃剂进行快速化学反应，生成H2 O、CO2和N2等新产物的氧化—还原过程。汪旭光院士认为，火炸药只有当可燃剂完全被氧化(如C和H2均被氧化成CO2和H2 O)时，释放的能量最大，生成的有毒气体最少。因此从释放能量(燃烧热)和有毒气体生成量出发，在进行气体发生剂配方优化设计时必须考虑氧平衡。氧平衡通常有三种情况:①正氧平衡，氧化剂足以将可燃剂完全氧化并有剩余；②零氧平衡，氧化剂恰好将可燃剂完全氧化；③负氧平衡，氧化剂不足以将可燃剂完全氧化。一般来说，当气体发生剂配方为零氧平衡时，燃烧反应的产物几乎全部是H2O、CO2和N2，此时放出的热量最大；当气体发生剂配方为正氧平衡时，过剩的O2将N元素氧化成有毒的氮氧化物(NO、NO2)；当气体发生剂配方为负氧平衡时，由于含氧不足，C原子将不能完全氧化，因而生成较多的CO气体，有毒气体含量也会增加。氧平衡值还会明显影响燃烧稳定性，偏离零氧平衡过多，反应甚至无法持续进行。大多数的气体发生剂在密闭的燃烧室进行反应，因此，在气体发生剂配方设计时，往往是将各组分的配比调整为零氧平衡或接近于零氧平衡。

3.生产工艺及环境污染方面的考虑

气体发生剂的配方不仅影响其燃烧性能，而且在一定程度上还决定着生产工艺的安全性。一般来说，要以充分利用现有的工艺设备、简化操作为原则，尽量少用甚至不用毒性强的原材料和可能产生有毒、有害物质的组分，也应避免使用过分敏感的化学品。