优化烟火切割用燃烧剂成分配方设计

烟火切割是靠烟火药燃烧产生的高速熔融金属射流对要切割的金属材料进行冲击来实现的。金属射流的动量J 越大，射流对金属材料的冲击效果就越好。根据动量J 的定义式：

式中：J——动量，kg·m／s；

　　　m——质量，kg；

　　　v——速度，m／s。

所以高速熔融金属射流的射流速度v 应该越快越好。这就要求在烟火药中添加产气剂，使烟火药在燃烧时产生高气压。气压是形成高速射流的基础，气压越大射流速度越快，但是气压太高有引起爆炸的危险。同时金属射流的质量应该越大越好，这就要求在选择射流金属时，金属的密度应该尽量大。

高热燃烧剂不同于高热剂。它本身除含高热剂外尚含有其他物质，是一种多成分的混合物。通常它含有40%～80%的铁铝高热剂和60%～20%的含氧盐氧化剂和金属可燃剂，并外加有5%的黏合剂。

高热剂中加入硝酸盐能提高其热效应，降低其发火点，并能使其在燃烧时产生一定大小的火焰，但与此同时药剂机械感度却增加了。(www.xing528.com)

产气剂能够提高弹内的压力，提高喷射熔流的速度，减小弹丸壳体表面的热熔渣堆积，进而增强熔穿能力，通过产气剂的选择进一步提高熔穿效果。

采用多种活性金属、金属氧化物等组成的药剂作为主反应药剂。添加产气剂、黏合剂等辅助药剂，优化燃烧剂配方。建立高热剂反应体系，揭示每一种组分在燃烧剂释能时在反应体系中的作用。利用实物试验，分析选择成分、组成优化结构，最终获得满足应用需求的燃烧剂成分配方。

依据氧化还原反应机理，以铝热复合材料为基础药剂，以其他多种复合调节材料作为辅助药剂。通过控制热生成的快慢，控制生成压力的大小，控制熔流金属量的多少，使燃烧剂反应体系受控。

主反应药剂是燃烧剂的主要成分，其所产生的燃烧热和熔融物是衡量高热剂所形成的金属熔流优劣的依据，直接影响高热剂维持剧烈反应的难易程度，主体药剂采用铝热反应原理。

综上所述，用于烟火切割的熔融金属射流应该高温、高速。射流金属应该具有以下性质：高密度、高沸点、高热容、高导热系数、低熔点。综合考虑各种理化参数，射流金属的最佳选择应该为铜。

最终确定了主要由金属粉、氧化剂、产气剂和黏合剂组成的药剂配方。