[发明专利]真空条件下火药燃烧特性测试装置

说明书

技术领域

本发明属于火炸药技术领域，主要涉及一种火药燃烧特性测试装置，尤其涉及一种真空条件下的火药燃烧特性测试装置。

背景技术

火药的燃烧特性是火药的基本性能之一，它是通过火药的燃烧速度和燃烧温度来表征的。测量火药燃烧速度的方法目前有靶线法、超声波法等。靶线法是通常采用的一种测试方法，采用该方法的测量装置主要用于测量不大于30MPa压力下的火药燃烧速度。该装置主要包括燃烧室、氮气增压系统和通断信号记录系统。燃烧室是特殊钢制的圆柱耐压容器，内有试验样品和一定量的惰性气体--氮气；氮气增压系统通过增压泵和氮气供给储存罐为燃烧室提供所需要的压力；通断信号记录系统通过记录火药某一燃烧时刻预先放置在火药样品中的熔断丝被熔断的时间点，从而获得两个熔断丝之间的时间间隔。超声波法也是通常采用的一种测试方法，采用该方法的测试装置是通过火药在液体介质中燃烧时产生的超声波，以这种声发射信号的变化反映火药燃烧速度的变化。该装置主要测量不大于30MPa压力下的火药燃烧速度。该试验装置主要包括燃烧室和声发射信号测试系统。燃烧室是特殊钢制的耐压容器，内充满液体介质(通常是水)，燃烧室的压力由液压泵供液来保证，高压水管上安装压电测压器来检测火药燃烧引起的介质压力波动；声发射信号测试系统含有声发射传感器、滤波前置放大器、数据记录仪，声发射传感器安装在燃烧室外侧壁。该测试系统记录声发射与时间曲线、燃烧室介质压力与时间曲线。以上两种测试装置均是测量火药在0.1MPa～30MPa压力内的 火药燃烧速度，不同之处是采用记录时间的手段不同。靶线测量装置测量得到燃速是平均燃速，不能记录测量过程的异常燃烧现象，而且存在靶线熔断时间滞后的问题。超声波测量装置虽然可以测量得到火药的瞬态燃烧速度，但是不能直观地观测到火药的燃烧情况，需要进行分析判断。

火药燃烧温度的测量是指测量火药燃烧表面(即火药燃烧层)的温度和燃烧火焰的温度，目前的测量方法有接触式测量法即热电偶法，以及非接触式测量法即发射-吸收光谱法、激光喇曼光谱法、红外摄像法等。热电偶法测量的火药燃烧温度需要燃烧室和直径小(1μm～30μm)、响应时间短(几毫秒)的热电偶金属丝。非接触式测量法需要带透明窗燃烧室(透过一定波段的光)和相应的光谱分析仪，通过燃烧光谱的变化来反映燃烧温度。上述几种测量方法均是在大于0.1MPa(1个大气压)的环境下进行的，均没有涉及火药在真空状态下燃烧温度测量装置。

火药燃烧过程是复杂的物理化学的自催化分解过程。经典的火药多阶段燃烧理论将火药燃烧过程分为3个区(即凝聚相反应区、气相烟雾区和气相反应区)或5个区(即固相加热区、凝聚相反应区、混合相区或嘶嘶区、暗区以及火焰区)，虽然划分区间不同，但是燃烧历程是相似的，其共同的特点是在真空及低压(压力小于1MPa)燃烧时只有凝聚相反应区。在凝聚相的燃烧反应中，固相与其表面反应区的热量和温度的变化是研究凝聚相反应区的关键参数。因此建立在真空条件下火药的燃烧特性测量装置，可以很容易地了解火药表面反应区的热量与温度之间的变化规律，为研究火药凝聚相反应区的变化规律提供基础理论和数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有火药燃烧测量装置只能测量高于大气压下火药燃烧特性的单一特性量(燃烧速度或燃烧温度)的不足，提供一种真空条件下火药燃烧特性测试装置，该装置能够在真空及低压条件下同时对火药的燃烧速度、表面温度以及燃烧热量进行测试。