硝基苯酚型黑火药体系制备方法

1.KNO3/C6H5NO3

对不同组成的KNO3/C6H5NO3体系的平衡气相百分数、火药力、爆温的计算结果如图3-20所示。

从图3-20可见,KNO3的质量百分数为62%～84%时,气体生成物较多；KNO3的质量百分数为59%～74%时,体系的火药力最高；KNO3的质量百分数为66%～83%时,体系的爆温最高,当气体生成量、火药力、爆温最高时,点火药的点火能力最强,据此确定二元体系的配比为(66%～74%)∶(34%～26%)。在此配比下,气相产物占产物总量的53%～58%(组成如图3-21所示),火药力为280～300kJ/kg,定压爆温为1500～1700K。

图3-20　不同组成的KNO3/C6H5NO3体系的目标函数

(a)气相百分数-x；(b)fp-x；

图3-20　不同组成的KNO3/C6H5NO3体系的目标函数(续)

(c)T-x

图3-21　KNO3/C6H5NO3体系燃烧反应气相组成

从图3-21可见,KNO3/C6H5NO3体系燃烧气相产物主要有CO、CO2、N2、H2O,其中CO的含量为16.2%,CO2的含量为23.9%,N2的含量为12.8%,H2O的含量为5.6%。

2.KNO3/C6H5NO3/S

对不同组成的KNO3/C6H5NO3/S体系的平衡气相百分数、火药力、爆温的计算结果如图3-22所示。

从图3-22可见,KNO3的质量百分数为50.0%～61.5%,C6H5NO3的质量百分数为35.0%～26.5%时,气体生成物最多；KNO3的质量百分数为50.0%～74.1%,C6H5NO3的质量百分数为35.0%～16.9%时,体系的火药力最高；KNO3的质量百分数为65.9%～83.1%,C6H5NO3的质量百分数为23.2%～10.3%时,体系的爆温最高,考虑到随着KNO3含量的增加和爆温的升高,燃烧产物中生成NOx的概率增大,当配比为(50.0%～61.5%)∶(35.0%～26.5%)∶(15.0%～12.0%)时,体系的气体产物含量、火药力最高。在此配比下,气相产物占产物总量的48.0%～60.0%(组成如图3-23所示),火药力为272～300kJ/kg,定压爆温为1250～1625K。(www.xing528.com)

图3-22　不同组成的KNO3/C6H5NO3/S体系的目标函数

(a)气相百分数-x；(b)fp-x；(c)T-x

从图3-23可见,KNO3/C6H5NO3/S体系燃烧气相产物主要有CO、SO2、CO2、N2、H2O,其中CO的含量为11.7%,SO2的含量为9.2%,CO2的含量为28.7%,N2的含量为10.8%,H2O的含量为6.2%。

3.KNO3/C6H5NO3/NC

对不同组成的KNO3/C6H5NO3/NC体系的平衡气相百分数、火药力、爆温的计算结果如图3-24所示。

图3-23　KNO3/C6H5NO3/S体系燃烧反应气相组成

图3-24　不同组成的KNO3/C6H5NO3/NC体系的目标函数

(a)气相百分数-x；(b)fp-x；(c)T-x

从图3-24可见,KNO3的质量百分数为44.8%～64.8%,NC的质量百分数为4.0%～2.4%时,气体生成物最多,CO的含量高；KNO3的质量百分数为47.2%～68.8%,NC的质量百分数为3.8%～2.4%时,体系的火药力最高；KNO3的质量百分数为64.8%～78.2%,NC的质量百分数为2.7%～1.8%时,体系的爆温最高。为了降低CO的生成量,在保持爆温高的前提下,应提高KNO3的含量,使体系氧平衡指数增大。当配比为(64.8%～68.8%)∶(32.5%～28.8%)∶(2.7%～2.4%)时,体系的火药力、爆温最佳。在此配比下,气相产物占产物总量的56.8%～64.2%(组成如图3-25所示),火药力为330～360kJ/kg,定压爆温为1600～1700K。

图3-25　KNO3/C6H5NO3/NC体系燃烧反应气相组成

从图3-25可见,KNO3/C6H5NO3/NC体系燃烧气相产物主要有CO、CO2、N2、H2O,其中CO的含量为0.4%,CO2的含量为41.2%,N2的含量为13.2%,H2O的含量为3.6%。