富碳燃烧型快速发烟剂配方设计与性能研究
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摘要
本文全面系统地分析了富碳燃烧型快速发烟剂中聚碳粒子的生成机理，以及该类发烟剂产生烟幕的红外消光原理和测试方法。围绕富碳燃烧型快速发烟剂的红外消光能力和燃烧成烟速度，进行理论分析和试验对比验证。设计了以富碳化合物芴与氯化石蜡为二元成烟物，镁为可燃剂的系列基本配方。试验结果表明，在配方中，含氧酸盐、氟化物作氧化剂优于金属氧化物与纳米材料作氧化剂，附加组分如石墨、铯化合物及热平衡物质能改善发烟剂成烟性能。在试验中，测试并分析了原材料粒度、装药密度、大气相对湿度、燃烧环境对富碳燃烧型发烟剂成烟能力的影响。
在试验中，结合烟幕性能试验，优选出了富碳燃烧型快速发烟剂配方，典型配方燃烧速度高于1g／s，所成烟幕对8～14红外波段的透过率均低于40％。此外还对有关配方进行了主要理化性能测试。
In this dissertation, the mechanism figure of soot formation, the extinction theory and the testing technology of hydrocarbon pyrotechnic fast smoke agent are expounded. The paper is directed at how to enhance the infrared extinction ability and the burning speed of the burning fast smoke agent. The main components of the smoke are congeries of carbon. After the theoretical analysis and the experimental contrast confirmation, the series essential composition has designed. The mostly material of smoke agent are fluorene, the chlorinated paraffin wax is as subordination material of smoke agent, and the combustible material of smoke agent is the magnesium. The result showed, in the smoke agent, that the oxometallate and the fluoride was superior to the metal oxide and nanometer material oxidant. Some additive substance as graphite, cesium compound and the hot balance confrontation improvement smoke agent becomes the smoke performance to have well affects. The influence of the material granularity , the charge density, the atmospheric relative humidity, combustion condition has be tested and analyzed.
Optimal smoke composition, which is designed by the test experiment in smoke-box experimentation. The burning speed of the medicament is top 1g/s. The percent of the IR pass through the smoke screen is only 40%. The Rich-carbon burning fast smoke agent has carried on the performance test to the essential formula.
在试验中，结合烟幕性能试验，优选出了富碳燃烧型快速发烟剂配方，典型配方燃烧速度高于1g／s，所成烟幕对8～14红外波段的透过率均低于40％。此外还对有关配方进行了主要理化性能测试。
In this dissertation, the mechanism figure of soot formation, the extinction theory and the testing technology of hydrocarbon pyrotechnic fast smoke agent are expounded. The paper is directed at how to enhance the infrared extinction ability and the burning speed of the burning fast smoke agent. The main components of the smoke are congeries of carbon. After the theoretical analysis and the experimental contrast confirmation, the series essential composition has designed. The mostly material of smoke agent are fluorene, the chlorinated paraffin wax is as subordination material of smoke agent, and the combustible material of smoke agent is the magnesium. The result showed, in the smoke agent, that the oxometallate and the fluoride was superior to the metal oxide and nanometer material oxidant. Some additive substance as graphite, cesium compound and the hot balance confrontation improvement smoke agent becomes the smoke performance to have well affects. The influence of the material granularity , the charge density, the atmospheric relative humidity, combustion condition has be tested and analyzed.
Optimal smoke composition, which is designed by the test experiment in smoke-box experimentation. The burning speed of the medicament is top 1g/s. The percent of the IR pass through the smoke screen is only 40%. The Rich-carbon burning fast smoke agent has carried on the performance test to the essential formula.
引文
1 余勇．烟幕与信息战．火力与指挥控制．2003(增)：1～3
2 余勇，祝玉平．烟幕—信息战的“坚盾”．现代防御技术 2004(3)：44～47
3 刘立仁，雷遂仁．国外近代发烟装备的研究与发展．特种弹药．2001(2)：6～13
4 潘功配．现代烟火技术的新进展．含能材料．1995(1)：14～18
5 方有培．烟幕在现代战争中的作用及发展趋势．航天电子对抗．1998(4)：33～36
6 刘晓才．现代战争中的烟幕．现代军事．1998(10)：
7 沈震夏．外军发烟装备及技术的研究和发展．北京：中国人民解放军防化研究院情报资料处，1997
8 杨仕芳．烟幕使用概论．北京：中国人民解放军防化指挥工程学院．1996
9 William E.K. Chemical corps smoke: is there a future in the army of the twenty first-century. ADA350023, 1998
10 姚禄玖，高钧麟，肖凯涛等．烟幕理论与测试技术．第1版．北京：国防工业出版社，2004
11 Hanley J. T., Mack, E. J. Chamber investigation of the IR and visible wavelength obscuration properties of pyrotechnically generated smokes. AD-A161753, 1985
12 Hoppel W., Frick, G. Caffrey, P. Pasternack, L. Albrechcinski, T. Report on the characterization of Calspan's 600m~3 chamber in preparation for the NOPP aerosol processes experiments. ADA362414, 1999
13 Freiwa]d H., Prahauser G. and $chiebl A. Reaction mechanism in a smoke mixture. Philadelphia: Franklin Research Center, 1979
14 Geoffrey M. Pyrotechnic composition for producing radiation-blocking screen. US4728375. 1988
15 Crossgrove R. E. Toxicity of military smokes and obscurants, Volume 1. 1st ed. Washington: National Academy Press, 1997
16 Raymond R. Method for preparing a smoke agent. US4151233, 1979
17 大森正义. Smoke shell against infrared ray. JP59223290, 1984
18 Berchtesgaden H. B. and Bischofswiesen J.S. Composition generating an IR-Opaque smoke. US5389308, 1995
19 周遵宁．燃烧型抗红外发烟剂配方设计及应用研究．南京：南京理工大学博士论文，2004
20 《Armed Forces Journal》 .1999.8, P. 44～48
21 刘洵．全波段复合烟雾隐身干扰剂的基础研究．北京：北京理工大学硕士论文，1987
22 潘功配，杨硕．烟火学．第1版．北京：北京理工大学出版社，1997
23 [法]J．B．道奈，A．沃埃特著．王梦蛟 李显堂，郭尚奎，张效慈，刘权藜译．炭黑．第1版．北京：化学工业出版社，1982
24 李炳炎．炭黑生产与应用手册．第1版．北京：化学工业出版社，2000
25 李毅．非球形微粒及其形成烟幕的消光机理研究．南京：南京理工大学博士学位论文，2001
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28 赵非玉，李宁．附加物对燃烧型抗红外烟幕性能的影响．光电对抗与无源干扰．2001(2)：11～16
29 段齐斌．燃烧型抗红外发烟剂红外消光性能研究．南京：南京理工大学硕士学位论文，2005
30 王玄玉，潘功配．HC基新型抗红外发烟剂研究．含能材料，2005(3)：173～175
31 代晓东，金宝源，缪云坤．国内外烟幕技术的发展．中国兵工学会第11届火工烟火学术年会．2001(5)
32 罗永年．氯化石蜡在烟火药剂中的适用性与安全性．花炮科技与市场．2003(2)：35
33 任慧，乔小晶，王长福．应用于烟幕对抗的纳米复合材料．飞航导弹．2003(2)：60～61
34 许又文．机载红外诱饵弹烟火剂的配方设计与燃烧机理探讨．北京理工大学，1993
35 潘功配．高等烟火学．哈尔滨工程大学出版社，2005
36 潘功配，朱长江，王雪，李毅．影响红外辐射烟火剂辐射强度的因素．含能材料．1999(2)：57～59
37 宋东明，刘顺民，王乃岩，潘功配．原材料粒径对烟幕红外消光能力影响的研究．火工品．2005(2)：6～9，24
38 王永寿(译)．镁／聚四氟乙烯高能混合物的燃速．飞航导弹．1994(7)：40～44
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