影响延期药燃烧性能的因素分析

由于延期药的配方是同原材料及药剂本身一系列物理和加工因素相联系的，在配方确定后，这些因素就成为影响延期药燃烧性能的关键，也就是影响燃烧秒量精度的关键。通过生产实践和科学试验，在这些方面已经积累了不少经验，总结出一些规律。将这些影响因素归纳为下列八个方面，即原料纯度、原料细度、混合均匀度、装药密度、延期药的装量及装药长度、延期药的湿度、点火药药量和延期药直径。

下面主要以铅丹、硅（硅铁）系延期药的试验结果来说明这几方面的经验。试验的方法是将延期药装入雷管中测定延期秒量，从中进行对比并做出结论。

（1）原料纯度的影响。工业铅丹是先将铅氧化成氧化铅（PbO），将氧化铅粉碎后再被高温空气流氧化而成的。由于氧化不完全，粒子中心有氧化铅残存，这是铅丹的主要杂质。氧化铅磨得越细，氧化越完全，铅丹纯度越高，因此纯度高的铅丹往往都比较细。另外，铅丹中还存在铁、锰、铜等杂质。由于氧化铅及杂质的存在，减少了原料铅丹的有效氧量，使延期药燃速变慢，精度变差。

硅是用碳在电炉中还原石英砂而制得的，含有铁、铝、钙等杂质。在工业生产中，为防止生成碳化硅，往往预先加入一定量的铁，所以硅中总含有铁，当铁含量较多时，就称为硅铁。由于硅的燃烧热比铁的大，并且易于粉碎成均匀的颗粒，所以硅比硅铁燃速高。在实践中还看出硅的纯度越高，秒量精度越好。

燃速调整剂如硫化锑、硒等，其纯度较高时，缓燃作用明显。随着加入量的增加，燃速可相对减小。

（2）原料细度的影响。原料颗粒的大小对延期药的燃烧速度影响很大。呈固态混合的延期药，各组分的接触状态主要由其细度决定，颗粒越小，即细度高时，接触面越大，接触的状态越一致，反应也就越完全，振动燃烧及龟裂的节距越小，因而燃速越快，精度也较高。

可燃物如硅的细度影响最为显著，因颗粒越细，燃烧越容易，并且燃烧也较完全。

铅丹一般也是细度越高，延期药燃速较快，但不如硅的影响明显。因为氧化剂分解放氧较容易，所以细度影响相对较小。

缓燃剂越细，越能均匀分散在基药组分之间，发挥它的缓燃作用。配比不变时，延期药燃速减慢，即秒量提高。如要求相同的秒量，加入量可相应减少。

（3）延期药混合均匀度的影响。延期药的混合均匀度是指组分互相分散的程度。很显然，只有充分分散后，才有稳定的燃烧状态。混合均匀度与延期药混合时间有关，随着混药时间的增加，混合均匀度增加。一般情况下，燃速加快，精度提高。但混合时间延长至一定值时，延期药的燃速及精度即趋于稳定。

（4）延期药密度的影响。提高延期药的装填密度，其孔隙率减小，气体压力波先行的现象、振动燃烧和层状龟裂现象都会减弱，有利于燃烧稳定进行。

一般延期药密度增大，燃烧秒量精度提高。燃烧速度一般随密度的增加而下降，这是孔隙率减小的结果。但压力增加到一定值时，孔隙率改变较小，故燃速趋于稳定。如采用压装延期药，多采用78.4 MPa（800 kgf^[2]/cm2）以上的压力压药。

（5）延期药的装量及药柱长度影响。每批延期药在使用前都要确定它的具体装量。例如铅锑合金管式延期元件，在使用前要确定其长度。装药量及药柱长度对延期时间及精度都有一定的影响。

试验表明，秒量增加与药量增加成正比，如果药量太少，药层太薄，同样的装药误差造成的秒量偏差与药层较厚的相比将相对增大。有人认为，药柱被引火药头点燃时，在端面1 mm厚度上的药层几乎是同时燃烧的，在药柱中心药层约2 mm处开始正常燃烧。所以药柱高度不能小于3 mm。当药层太薄时，甚至可能由于引火药头火焰穿透延期药层而失去延期作用。由于上述原因，药量或药柱长度不能太小，但药量也不能过多或药柱过长。

（6）延期药湿度的影响。延期药的吸湿性取决于原料的吸湿性。铅丹的吸湿性很小；硅的吸湿性较铅丹的大；过氧化钡的吸湿性较大；调整剂硅藻土的吸湿性比硫化锑的大。所以要根据延期药原料的吸湿性考虑延期药的吸湿性。在延期药燃烧时，水分或挥发分会因为气化而增加气体量，改变了燃速；而在贮存过程中，它能促使药剂发生化学变化。因此，水分或挥发分一般控制在0.1%以下。此外，延期药的吸湿性还与使用的黏结剂有关。所以，在选择黏结剂时，采用吸湿性较小者为佳。(www.xing528.com)

（7）引火药药量的影响。点燃延期药多采用引火药头进行，目前国内工业电雷管引火药头多以氯酸钾-木炭-二硝基重氮酚或氯酸钾-硫化锑-二硝基重氮酚为主要成分。

引火药头对延期药的燃速影响较大，这是因为不论是哪一种引火药头，在燃烧后都会产生气体。这些气体在气室中造成一定的压力。引火药头药量较大，气室压力增大，延期药的燃烧加快，秒量降低。

另外，一方面，较大的引火药头有较强的火焰，因而延期药的发火延滞期较短，也会造成秒量降低；另一方面，较大的引火药头产生的气体压力大，对雷管的封口塞密封性要求提高，否则将造成气密性变坏而导致燃速不一致。引火药头太小，不能保证可靠点火，并且因为火焰太弱，延期药着火延滞期变长，也会影响秒量精度。

（8）装药直径的影响。延期药柱直径的大小对燃速有一定的影响，药柱直径减小，延期时间变长。因侧向热损失增加，当药柱直径小到某一值时，燃烧就会出现停止。这是由于单位体积或单位长度内药剂产生的热量太少，侧向热损失相对增大，当反应生成热小于散失的热量时，燃烧反应即停止。保证燃烧进行而不致熄灭的最小直径称为延期药直径临界值，直径临界值的大小和药剂组成、配比、壳体材料、外界温度等因素有关。直径增大，延期药柱的燃速会增加。当直径增大到一定程度时，直径对燃速的影响就不显著了。管壳材料的吸热及外界温度变化对直径较小的药柱影响较大。

思考题：

1.影响黑火药燃速的因素有哪些？

2.S在黑火药中主要起什么作用？

3.叙述设计短延期药的主要技术要求，以及技术上实现的途径。

4.氧化剂性能是怎样影响延期药性能的？

5.影响延期药燃烧性能的因素有哪些？

【注释】

[1]1 mmHg=133.3 Pa。

[2]1 kgf=9.8 N。