曳光剂曳光性能探究

曳光剂的曳光性能受到弹丸转速、药剂配方、药剂组分的热力学特性、气动力特性及曳光装置（管）结构等因素影响。

7.3.4.1　旋转对曳光性能的影响

曳光弹丸高速旋转时，曳光剂燃速比静态急剧加快（快0.5～2倍）。燃速和转速成正比关系：

式中，v——燃速，cm/s；

ω——转速，r/min；

a——静态燃烧速率，cm/s；

b——燃速随转速改变时的变化梯度，b=。

哈德特研究了旋转时配方中可燃剂含量与燃速的关系，得出：

帕卡尔斯基则把燃速v描述成转速ω和可燃剂含量M的函数：

试验证明，旋转产生的离心作用使曳光药柱出现燃烧侵蚀现象，加上壳壁间的导热性，药柱燃烧面往往带凸形锥台。需要指出的是，转速增加，光输出不一定增加，二者间的内在关系有待进一步研究。

7.3.4.2　可燃剂含量对曳光性能的影响

一定限度内配方中可燃剂含量增加，燃速和发光强度是线性增加的。具有代表性的Mg/Sr（NO3）2/黏结剂配方随可燃剂Mg含量增加，燃速与发光强度变大：

这是因为Mg含量增加，提高了燃烧反应区放热速率和温度。

为了充分地揭示可燃剂与氧化剂的影响，取Mg/Sr（NO3）2二元配方，使之为负氧差、零氧差和正氧差，其性能测试结果如下：

显然，负氧差配方要比正氧差或零氧差配方的燃速快，残渣少，发光强度高。这是由于Mg含量高，放热量大，镁金属的高导热率（0.38℃/cm2）使反应区和未反应区的温度升高得快，从而加速Sr（NO3）2的分解。正氧配方因Sr（NO3）2含量过多，为使其分解，耗费了不必要的热能，反而使燃烧反应区温度相对下降了，导致反应速度降低。负氧差配方充分利用了空气中氧，进一步提高了曳光效能。(www.xing528.com)

7.3.4.3　热力学参量对曳光性能的影响

燃烧温度与生成热是曳光剂两个重要热力学参量，直接影响曳光性能。燃烧温度越高，则发光强度越大。据文献报道，发光强度与温度系数呈负指数关系，即

式中，I——发光强度，cd；

T——燃烧温度，K；

A、B——由试验测得的常数。

根据斯蒂芬-玻尔兹曼黑体辐射定律，火焰释放能量与温度的四次方成正比，也说明随着温度升高，发光强度将增大。

曳光剂的燃烧热效应是由生成物的生成热和药剂各成分的生成热决定的。燃烧生成物的生成热越高，药剂各成分的生成热越低，则曳光剂的热效应越高，从而燃烧温度也越高，发光强度就越大。

7.3.4.4　气动力对曳光性能的影响

超声速气流显著地影响着曳光剂的曳光性能。弹形的不同，弹底流场随之变化，也能影响曳光性能。

常用的Mg/Sr（NO3）2/黏结剂类曳光剂，随着来流速度增加而发光强度减弱，其减弱程度随Mg含量的不同而异。来流速度由0增大到1.5Ma，当Mg含量为38%（零氧配方）时，发光强度由4×103 cd降为50 cd，相对降低了98%；当Mg含量为59%（负氧配方）时，发光强度由5×104 cd降为6×103 cd，相对降低了88%。Mg含量高，药剂燃速较快，相对而言，来流影响小；Mg含量低，燃速慢，来流影响则大。总之，来流对光输出影响是显著的。

气动力对含Mg配方影响大，而对含Ti配方影响小（几乎不受影响），但含Ti配方通常燃速低，静态发光强度弱。

7.3.4.5　曳光装置（管）结构对曳光性能的影响

曳光装置（管）结构对曳光性能影响主要体现在曳光装置（管）的出口孔径上。出口孔除作为火焰喷射通道外，也起到防止弹底气流对曳光的侵蚀和阻碍产物飞散作用。孔径大小影响着火焰尺寸和形状，支配着光输出强度。出口孔径越大，弹尾气流对曳光燃烧影响越厉害；孔径过小，可燃剂与空气中氧的接触机会降低，不利于控制燃速。随着出口孔面积的增加，曳光燃烧时间会增长，光输出会达到一极限值。若将最低发光强度对应的孔面积定义为临界面积Aj，出口孔面积为A，弹底面积为Ad，当Ad<A<Aj时，随孔面积增加，平均发光强度降低；当Aj<A<Ad时，随孔面积增加，平均发光强度增加。