低易損推進劑機械刺激下的試驗、機理、配方的研究進展

李海濤，武卓，汪越，王拯，李尚文，黃印，程紅波，徐爽，宋柳芳

低易損推進劑機械刺激下的試驗、機理、配方的研究進展

李海濤1,2，武卓1,2，汪越1,2，王拯1,2，李尚文1,2，黃印1,2，程紅波1,2，徐爽1,2，宋柳芳1,2

（1.湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所，湖北 襄陽 441003；2.航天化學(xué)動力技術(shù)重點實驗室，湖北 襄陽 441003）

基于我國的低易損推進劑試驗和理論研究工作相比于國外起步較晚，尤其是子彈沖擊、破片沖擊、聚能射流沖擊等機械刺激作用下的低易損研究，受到試驗條件和評估標準的限制更為嚴重，研究的滯后性尤為突出。為了給后續(xù)研究工作提供一些幫助，總結(jié)了三個方面的研究進展。一是低易損推進劑子彈沖擊、破片沖擊、聚能射流沖擊的試驗結(jié)果；二是低易損推進劑在機械刺激下的響應(yīng)機理；三是低易損推進劑的配方研究工作。最后提出了幾點建議，希望對國內(nèi)的相關(guān)理論研究和生產(chǎn)實踐有所幫助。

低易損推進劑；機械刺激；子彈沖擊；破片沖擊；聚能射流沖擊；響應(yīng)機理

低易損推進劑是固體火箭推進劑的研究前沿，被廣泛應(yīng)用于艦載導(dǎo)彈和機載導(dǎo)彈中[1]。低易損性試驗按照外界刺激條件可以分為三類：熱刺激，包括快速烤燃試驗和慢速烤燃試驗；機械刺激，包括子彈沖擊、破片沖擊和聚能射流沖擊試驗；綜合威脅，包括殉爆試驗[2]。

相比于國外，我國的低易損推進劑研究起步較晚，低易損性試驗方法和評估程序基本為空白[2]，低易損性技術(shù)也發(fā)展得不夠完善[3]。在三類不同刺激條件下的低易損性試驗中，機械刺激作用下的低易損性試驗發(fā)展尤為滯后。一方面是試驗條件的限制[2]，子彈和破片的速度難以達到國外標準；另一方面，對于聚能射流沖擊試驗，北約各國還未達成一致，具體試驗裝置和步驟也未制定[4]，這也導(dǎo)致國內(nèi)的聚能射流試驗難以標準化。因此，亟待開展和突破機械刺激作用下低易損性試驗的研究工作。

文中總結(jié)了國內(nèi)外相關(guān)研究進展，包括響應(yīng)機理的研究成果[1,5-6]，為后續(xù)的機理研究工作提供理論支持。所有的這些機理研究都是為了指導(dǎo)試驗和生產(chǎn)，來提高推進劑低易損性和安全性能，從而避免推進劑意外事故導(dǎo)致的人員傷亡和財產(chǎn)損失。影響推進劑低易損性的因素有很多，其中推進劑配方的影響尤為突出[1,5-6]，從調(diào)控推進劑配方的角度去提高低易損性，有著重要的理論意義和實踐意義，因此還總結(jié)了低易損推進劑中的配方研究工作。

1 低易損推進劑機械刺激試驗結(jié)果分析

目前，國外有很多低易損推進劑以及涉及到低易損性試驗的固體推進劑[2-4]，文中都將它們歸為低易損推進劑，總結(jié)了其中有關(guān)機械刺激作用下的低易損性試驗結(jié)果，并進行分析。李軍等[2]總結(jié)了一系列固體推進劑發(fā)動機的低易損試驗結(jié)果。

1）美國海軍AP基復(fù)合推進劑發(fā)動機低易損性試驗結(jié)果，其中子彈沖擊和破片沖擊的試驗結(jié)果見表1。從表1可以看出，子彈沖擊和破片沖擊試驗的通過率分別為27%和25%，都非常低。兩項結(jié)果表明，這兩項低易損性能要求，一般的AP基復(fù)合推進劑很難達到。子彈沖擊試驗16次，其中只有1次未完成，完成率94%。破片沖擊試驗16次，其中8次未完成，完成率50%。兩項結(jié)果表明，子彈沖擊試驗完成難度較低，而破片沖擊試驗的難度較高，主要是破片發(fā)射的速度和角度都難以控制。同一型號發(fā)動機兩次試驗結(jié)果基本相同，但是兩種JATO發(fā)動機的兩次試驗結(jié)果都不相同，這可能與它本身的特性有關(guān)。

2）采用鈍感彈藥（Insensitive Munition，IM）技術(shù)的響尾蛇導(dǎo)彈發(fā)動機和Mk 36 Mod 11發(fā)動機的低易損試驗對比結(jié)果，其中子彈沖擊的結(jié)果分別是燃燒（V）和爆燃（IV）；破片沖擊的結(jié)果也分別是燃燒（V）和爆燃（IV）。兩項結(jié)果表明，采用IM技術(shù)后，子彈沖擊和破片沖擊試驗響應(yīng)結(jié)果都降低了一個等級，表明IM技術(shù)可以提高發(fā)動機的低易損性。

表1 美國海軍AP基復(fù)合推進劑發(fā)動機部分低易損試驗結(jié)果

3）改進型海麻雀導(dǎo)彈（ESSM）的基準發(fā)動機和復(fù)合材料殼體發(fā)動機的低易損試驗對比。其中子彈沖擊試驗結(jié)果都是是燃燒（V），破片沖擊結(jié)果分別是爆燃（IV）和燃燒（V）。兩項結(jié)果表明，采用復(fù)合材料殼體后，破片沖擊試驗響應(yīng)結(jié)果等級降低一級，而子彈沖擊試驗結(jié)果相同。這可能是子彈沖擊的作用力比破片小，普通殼體和復(fù)合材料殼體都能有效地抵抗沖擊，所以子彈沖擊試驗結(jié)果相同。破片沖擊作用力較大，超出普通殼體的承受范圍，但是復(fù)合材料殼體的抗沖擊能力強于普通殼體，所以采用復(fù)合材料殼體后的低易損性試驗響應(yīng)等級降低。這些對比性試驗結(jié)果表明，采用復(fù)合材料殼體技術(shù)可以在一定程度上提高發(fā)動機低易損性。

4）愛國者先進能力-3（PAC-3）導(dǎo)彈低易損試驗結(jié)果，其中子彈沖擊和破片沖擊試驗結(jié)果見表2。從表2可以看出，子彈沖擊試驗有2項通過，而破片沖擊試驗只有1項通過。這也表明破片沖擊的作用力大于子彈沖擊，固體火箭發(fā)動機的破片沖擊試驗通過率一般低于子彈沖擊試驗。

5）標準-3導(dǎo)彈（SM-3）低易損試驗結(jié)果，其中子彈沖擊和破片沖擊的結(jié)果見表3。從表3可以看出，子彈沖擊試驗和破片沖擊試驗的響應(yīng)結(jié)果，都高于允許的反應(yīng)等級燃燒（V），兩項試驗都沒有通過。

楊琨等[3]也總結(jié)了國外低易損推進劑的相關(guān)實驗，比如鈍感NEPE推進劑的子彈沖擊和破片沖擊實驗，結(jié)果均是燃燒（V）。報道中裝備NEPE推進劑的型號武器有美國三叉戟II（D-5）潛地戰(zhàn)略導(dǎo)彈的第一、二、三級發(fā)動機，平衛(wèi)士（MX）導(dǎo)彈和小檞樹導(dǎo)彈等。鈍感XLDB推進劑的子彈沖擊實驗結(jié)果為燃燒（V），美國三叉戟（TRIDENTI(C4)）導(dǎo)彈采用三級固體發(fā)動機，裝備了鈍感XLDB推進劑。這些結(jié)果表明，國外型號發(fā)動機機械刺激低易損試驗中，子彈沖擊和破片沖擊研究較多，而聚能射流沖擊的研究非常少。這可能與北約各國未在此試驗方面達成一致，具體試驗裝置和步驟也未制定有關(guān)[4]。

表2 PAC-3導(dǎo)彈部分低易損試驗結(jié)果

表3 SM-3導(dǎo)彈部分低易損試驗結(jié)果

國內(nèi)幾乎沒有報道型號發(fā)動機的子彈沖擊、破片沖擊、聚能射流沖擊試驗，只報道了少數(shù)推進劑的相關(guān)試驗。張超等[7]完成了HTPB推進劑、改性雙基推進劑、NEPE推進劑的聚能射流沖擊試驗，其結(jié)果分別為爆炸、部分爆轟、部分爆轟。只有HTPB推進劑通過了聚能射流沖擊試驗，而改性雙基推進劑和NEPE推進劑都沒有通過。其原因可能是，改性雙基推進劑和NEPE推進劑的能量都高于HTPB推進劑，在相同的沖擊作用下，它們的響應(yīng)等級更高。

2 機械沖擊作用下的響應(yīng)機理

Bowden[8]、Field[9-10]、陳廣南[5]、達維納[1]等都總結(jié)了機械沖擊作用下推進劑發(fā)生點火燃燒，甚至爆轟等過程的反應(yīng)機理。主要包含兩個階段，第一個階段是熱點（Hot Spot）形成，外部能量轉(zhuǎn)化為熱能后，只是集中在推進劑藥柱中局部一些小點上，就是所謂的熱點。當(dāng)熱點溫度足夠高時，在局部區(qū)域發(fā)生燃燒，這就是點火（Ignition）過程。第二個階段是燃燒的傳播，包括可能產(chǎn)生的燃燒轉(zhuǎn)爆轟（the Deflagration to Detonation Transition，DDT）過程。

關(guān)于熱點形成機理，F(xiàn)ield等[9-10]將它歸結(jié)為10種，而陳廣南等[5]認為主要的是6種，分別是摩擦機理[8-12]、局部絕熱剪切帶機理[13-19]、裂紋尖端加熱機理[20-21]、空洞坍塌機理[22-27]、氣泡絕熱壓縮機理[28-30]、晶粒錯位機理[31-32]等。

摩擦形成熱點的機理[8-12]認為，摩擦?xí)a(chǎn)生局部加熱，使局部區(qū)域溫度升高，而能否形成熱點則取決于局部溫度是否達到臨界溫度，而決定臨界溫度的因素有推進劑中固體顆粒熔點、熱傳導(dǎo)性能和硬度等。

局部絕熱剪切帶形成熱點的機理[13-19]認為，固體推進劑的損傷會產(chǎn)生不均勻變形，從而形成速度梯度。在某一個窄的寬度范圍內(nèi)，推進劑的強度失效，導(dǎo)致快速的粘塑性加熱，溫度升高，熱量聚集，而且無法分散，就會形成“絕熱剪切帶”。當(dāng)溫度高于臨界溫度時，就會形成熱點。決定臨界溫度的因素有剪切速度、法向壓力、推進劑力學(xué)性能等。

裂紋尖端加熱形成熱點的機理[20-21]認為，如果裂紋的擴展在不同的材料上，產(chǎn)生的溫度是不相同的，只有到達臨界溫度才能形成熱點。如果裂紋在AP、RDX、HMX等顆粒內(nèi)部擴展，無法形成熱點，因為這些顆粒是脆性材料，斷裂表面能很小，快速擴展的裂紋尖端溫度不夠高。如果裂紋在聚合物內(nèi)部擴展，能夠形成熱點，因為聚合物的斷裂表面能比顆粒大很多，有足夠的韌性。

空洞坍塌形成熱點的機理[22-27]認為，推進劑原材料的缺陷，制備工藝不完善，運輸、檢測、貯存等過程中受到損傷等都會導(dǎo)致其內(nèi)部產(chǎn)生大量孔隙。這些孔隙在外界機械刺激下會高速坍塌，在局部區(qū)域產(chǎn)生快速的塑性變形和粘塑性加熱，最終形成熱點。

氣泡絕熱壓縮形成熱點的機理[28-30]認為，氣泡壓縮也會導(dǎo)致局部溫度升高，當(dāng)達到臨界溫度值時，就會形成熱點。氣泡升溫速度由它的尺寸、壓縮速度、熱量傳導(dǎo)速率等因素決定。氣泡尺寸越大，壓縮速度越小，熱傳導(dǎo)速率越小，那么形成熱點越快，導(dǎo)致熱爆炸的概率也越大。

晶粒錯位形成熱點的機理[31-32]認為，熱點的形成與晶粒本身的性質(zhì)以及晶粒之間的界面狀態(tài)有一定關(guān)系。一般情況下，晶粒位錯、塑性流動都會形成熱點。

熱點形成后會導(dǎo)致推進劑局部區(qū)域燃燒，而燃燒會向推進劑未反應(yīng)區(qū)域傳播，直至整個推進劑發(fā)生燃燒，甚至更加劇烈的響應(yīng)。一般認為，燃燒的傳播方式主要有4種[1]：傳導(dǎo)燃燒、對流燃燒、爆轟、熱爆炸。反應(yīng)區(qū)通過熱傳導(dǎo)方式（也就是傳導(dǎo)燃燒）進入初始物質(zhì)，被稱為“爆燃”。反應(yīng)區(qū)以沖擊波的方式穿過整個未反應(yīng)的推進劑，被稱為“爆轟”。對流燃燒是指，反應(yīng)區(qū)是以受熱氣體滲入藥粒間的空間這種方式來傳播的，壓強的上升可能導(dǎo)致DDT，固體推進劑的損傷會導(dǎo)致對流燃燒狀態(tài)。物質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量大于它向周圍的散熱，就會導(dǎo)致熱爆炸。

除了DDT機理外，向爆轟轉(zhuǎn)變的機理[1]，還有通過沖擊波而延遲爆轟（XDT）和沖擊向爆轟轉(zhuǎn)變（SDT）。SDT是通過強沖擊波在一維的方向上引爆，而XDT是通過弱沖擊波在二維和三維的方向上引爆?？梢钥吹?，爆轟的產(chǎn)生與沖擊波的傳播直接相關(guān)，那么要阻止爆轟的產(chǎn)生，抑制沖擊波傳播是一種有效途徑。

3 低易損推進劑配方研究

推進劑配方很大程度上決定著推進劑的各項性能，包括低易損性。許多研究表明，可以通過調(diào)控推進劑配方來提高其低易損性。配方中各個組分所起到的作用，受到研究者的關(guān)注和研究。

徐丹丹[33]和雷安華[34]總結(jié)了國外HTPB、HTPE、HTCE、NEPE、XLDB等推進劑配方調(diào)控對其低易損性影響的工作。其中，HTCE是指四氫呋喃和己酸內(nèi)酯的嵌段共聚物，可以作為HTPE推進劑的低成本替換物。其配方降低AP在粘合劑中的溶解度，從而降低推進劑敏感度。HTCE推進劑中，氧化劑AP和燃料鋁粉的質(zhì)量比為84%，剩余的16%組分為聚醚/聚酯聚合物、交聯(lián)劑、混合的增塑劑、粘合劑、固化催化劑、異氰酸酯等。HTCE和HTPB推進劑被填裝進直徑為203.2 mm的石墨纖維復(fù)合材料殼體發(fā)動機，分別進行了子彈沖擊和破片沖擊試驗，兩種推進劑均通過了這兩項試驗。

另外，AFC推進劑是一種含鋁（質(zhì)量分數(shù)為5%）、硝胺（質(zhì)量分數(shù)為65%），以PEG粘合劑為基礎(chǔ)，并采用混合硝酸酯增塑的推進劑。相關(guān)試驗表明，固體和液體組分之間的能量分布可能形成相對鈍感配方。在子彈沖擊和破片沖擊試驗中，分別采用厚剛殼體和薄剛殼體，子彈沖擊試驗結(jié)果都是燃燒（V），而破片沖擊試驗，薄剛殼體推進劑的結(jié)果是燃燒（V），厚剛殼體推進劑的試驗未完成。這些試驗的結(jié)果表明，調(diào)控推進劑的固/液組分比確實可以降低其易損性。

周桓等[35]研究了影響推進劑低易損性的因素，結(jié)果表明，通過對推進劑力學(xué)性能的調(diào)節(jié)，提高推進劑的韌性，力學(xué)性能優(yōu)良的推進劑可以有效吸收機械能，降低機械刺激對推進劑的影響，有利于推進劑通過聚能射流沖擊試驗。另外，推進劑燃速越大，聚能射流試驗的響應(yīng)程度越劇烈，低易損性越低。

徐丹丹[33]和雷安華[34]總結(jié)了國外報道中提高推進劑低易損性的方法。

1）提高固體推進劑的力學(xué)性能，也就是韌性。最可行的方法是提高固體推進劑低溫下的延伸性能，可以減少固體推進劑的損傷，從而避免對流燃燒導(dǎo)致的DDT現(xiàn)象。

2）調(diào)控固體推進劑的粘合劑與氧化劑、金屬燃燒劑之間的配比，從而實現(xiàn)能量在組分間的均衡分配，避免局部能量過高導(dǎo)致的熱點形成現(xiàn)象。

3）開發(fā)高密度新型氧化劑、添加劑，在保證推進劑能量性能不降低的前提下，降低固體填充物的質(zhì)量分數(shù)和體積分數(shù)，從而提高固體推進劑的力學(xué)性能。

4）將硝胺進行精細化研磨，調(diào)控氧化劑和金屬燃燒劑的粒徑分布，從而改善粘合劑/顆粒潤濕效果和顆粒/顆粒粘結(jié)強度。

5）選擇使用低感度的固體組分，可以開發(fā)新型鈍感固體組分，也可以對已使用的固體組分進行鈍感改性和重新組配。具體的方法包括，使用鈍感氧化劑取代硝胺或者AP，使用鈍感的彈道改性劑等。

6）研究可熄火的固體推進劑配方，這種推進劑在大氣壓下熄火或者只能悶燃，從而降低固體推進劑的低易損響應(yīng)程度。

4 建議及展望

除了以上總結(jié)的幾種提高推進劑低易損性的方法外，文中也提出了幾種其他方法，為該領(lǐng)域的研究者們提供幫助。推進劑在機械刺激下的響應(yīng)機理包括兩個反應(yīng)階段，那么要提高推進劑的低易損性也應(yīng)該從這兩個方面入手：一方面是抑制熱點的形成；另一方面是阻止燃燒傳播過程中的DDT過程。從抑制熱點方面來看，可以嘗試的思路有以下幾條。

1）提高推進劑的熱傳導(dǎo)性能。熱爆炸產(chǎn)生的原因是內(nèi)部產(chǎn)熱大于向周圍散熱，如果要提高推進劑的散熱來避免熱爆炸，那么就要提高它的熱傳導(dǎo)性能。另外，摩擦形成熱點機理也指出，固體顆粒的熱傳導(dǎo)性能良好，那么熱量就難以累積而導(dǎo)致熱點形成。

2）減少固體顆粒的晶體缺陷。因為晶粒中的裂紋和位錯等晶體缺陷都會加速熱點的形成，生產(chǎn)中應(yīng)該使用晶體品質(zhì)更高，晶體缺陷更少的顆粒材料，或者對已經(jīng)使用的顆粒材料進行后處理，盡量減少其晶體缺陷。

3）改善固體推進劑制備工藝條件。因為推進劑中存在的孔隙和氣泡都會加速熱點的形成，因此在推進劑的制備過程中，應(yīng)該盡量減少孔隙和氣泡的形成，不斷改善制備工藝條件。

從阻止DDT的角度來看，提高低易損性的方法包括以下幾個。

1）降低燃燒過程中的壓強。因為壓強的上升會導(dǎo)致DDT過程，而壓強與燃速互相影響，調(diào)控推進劑燃速就能改變?nèi)紵龝r的壓強，而選擇合適的燃速調(diào)節(jié)劑就是一種有效的方法。

2）抑制沖擊波的傳播。爆轟的基本特征就是沖擊波穿過整個推進劑的未反應(yīng)區(qū)域，那么抑制沖擊波就會阻止爆轟的發(fā)生。選擇力學(xué)性能更好的原材料，可以提高推進劑對抗沖擊波的能力。

3）降低推進劑貯存過程中的老化影響。老化會導(dǎo)致推進劑燃燒性能和力學(xué)性能大幅下降以及內(nèi)部損傷，這些都會導(dǎo)致DDT現(xiàn)象。因此，需要選擇合適的防老劑來降低老化對低易損性的影響。

從總體上來看，推進劑的基本性能（能量性能、燃燒性能、力學(xué)性能、工藝性能、安全性能、貯存性能）和低易損性之間是相互影響的，在提高其中一種或者幾種性能的同時，另外某種性能也可能會提升。因此，提升推進劑的綜合性能指標是提高其低易損性的有效途徑。

從部分決定整體的角度來看，推進劑組分的物理化學(xué)性質(zhì)、組分配比、組分之間的界面狀態(tài)，是能夠決定推進劑低易損性的三個因素。可以考慮從這三個方面去改善配方設(shè)計，從而提高推進劑低易損性。

5 結(jié)語

我國低易損性試驗和理論研究比國外起步晚，其中機械刺激作用下的子彈沖擊、破片沖擊、聚能射流沖擊試驗及其相關(guān)研究更加滯后，相關(guān)工作亟需開展。借鑒國外的研究成果，結(jié)合相關(guān)的鈍感彈藥、鈍感武器等方面的研究方法，同時采用數(shù)值模擬計算等科學(xué)研究手段，對試驗過程中的數(shù)據(jù)進行采集、分析、反饋。

[1] 達維納 A. 固體火箭推進劑技術(shù)[M]. 北京: 宇航出版社, 1997.

[2] 李軍, 焦清介, 任慧, 等. 固體發(fā)動機低易損性試驗方法研究進展[C]// 第二屆彈藥安全技術(shù)研討會暨第六屆固體推進劑安全技術(shù)研討會論文集. 宜昌, 2017:17-30.

[3] 楊琨, 徐秉恒, 郭云強, 等. 低易損固體火箭發(fā)動機技術(shù)發(fā)展與展望[C]// 第二屆彈藥安全技術(shù)研討會暨第六屆固體推進劑安全技術(shù)研討會論文集. 宜昌, 2017: 31-38.

[4] 宋乙丹, 陳科全, 路中華, 等. 彈藥安全性評估標準及試驗方法研究進展[C]// 第二屆彈藥安全技術(shù)研討會暨第六屆固體推進劑安全技術(shù)研討會論文集. 宜昌, 2017:10-16.

[5] 陳廣南, 張為華. 固體火箭發(fā)動機撞擊與熱安全性分析[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2008.

[6] 侯林法. 復(fù)合固體推進劑[M]. 北京: 宇航出版社, 1994.

[7] 張超, 黨永戰(zhàn), 李宏巖, 等. 固體推進劑對射流刺激的易損性響應(yīng)[J]. 火炸藥學(xué)報, 2014, 37(2): 69-72.

[8] BOWDEN F P, YOFF A D. Initiation and Growth of Explosives in Liquids and Solids[M]. London: Cambridge University Press, 1952.

[9] FIELD J E. Hot Spot Ignition Mechanisms for Explosives [J]. Acc Chem Res, 1992, 25: 489-496.

[10] FIELD J E, BOURNE N K, PALMER S J P, et al. Hot-Spot Ignition Mechanisms for Explosives and Propellants[J]. Phil Trans R Soc Lond, 1992, A339: 269-283.

[11] BONNETT D L, BUTLER P B. Hot-Spot Ignition of Condensed Phase Energetic Material[J]. Journal of Propulsion & Power, 1996, 12 (4): 680-690.

[12] MELLOR A M, WIEGAND D A, ISOM K B. Hot Spot Histories in Energetic Materials[J]. Combustion and Flame, 1995, 101 (1): 26-35.

[13] FREY R B. The Initiation of Explosive Charges by Rapid Shear[C]// Proceedings in 7thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1981.

[14] KIPP M E. Modeling Granular Explosive Detonations with Shear Band Concepts[C]// Proceedings in 8thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1985.

[15] GRADY D E, KIPP M E. The Growth of Unstable Thermoplastic Shear with Application to Steady-Wave Shock Compression in Solids[J]. Journal of Mechanics and Physics of Solids, 1987, 35: 95-100.

[16] KRINSHNA MV, JYOTHI B V C, FIELD J E. Role of Adiabatic Shear Bands in Initiation of Explosives by Drop Weight Impact[C]// Proceedings in 9thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1989.

[17] BOYLE V, FREY R, BLAKE O. Combined Pressure Shear Ignition of Explosive[C]// Proceedings in 9thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1989.

[18] COFFEY C S. Initiation of Explosive Crystals by Shock or Impact[C]// Proceedings in 9thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1989.

[19] TOKMAKOFF A, FAYER M D, DLOTT D D. Chemical Reaction Initiation and Hot-Spot Formation in Shocked Energetic Material [J]. Journal of Physical Chemistry, 1993, 97: 1901-1913.

[20] CHAUDHRI M M, FIELD J E. Deflagration in Single Crystals of Lead Azide[C]// Proceedings in 5thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1970.

[21] FIELD J E, SWALLOWE G M, HEAVENS S N. Ignition Mechanisms of Explosives During Mechanical Deformation[J]. Proceedings of the Royal Society of London, 1982, A382(1782): 231-244.

[22] PARTOM Y. A Void Collapse Model for Shock Initiation[C]// Proceedings in 7thSymposium (International) on Detonation. 1981.

[23] KHASAINOV B A. Two-Phase Visco-Plastic Model of Shock Initiation of Detonation in High Density Pressed Explosives[C]// Proceedings in 7thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1981.

[24] FREY R B. Cavity Collapse in Energetic Materials[C]// Proceedings in 8thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1985.

[25] CHOU P C, LIANG D, RITMAN Z. The Viscoplastic Hot Spots in Pore Collapse[C]// Proceedings in 10thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1993.

[26] KANG J, BUTLER P B, BAER M A. A Thermomechanical Analysis of Hot Spot Formation in Condensed—Phase, Energetic Materials[J]. Combustion and Flame, 1992, 89: 117-139.

[27] BAILLOU F, DARTYGE J M, SPYCKERELLE C, et al. Influence of Crystal Defects on Sensitivity of Explosives[C]// Proceedings in 10thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1993.

[28] CHAUDHRI M M, FIELD J E. The Role of Rapidly Compressed Gas Pockets in the Initiation of Condensed Explosive[J]. Proceedings of the Royal Society of London, 1974, A340(1620): 113-128.

[29] ANDERSEN W H, GILLESPIE F L. Surface Ignition of Explosives and Propellants by a Hot, Stagnant Gas Pocket[J]. Combustion Science and Technology, 1980, 24: 34-42.

[30] STARKENBERG J. Ignition of Solid High Explosive by the Rapid Compression of an Adjacent Gas Layer[C]// Proceedings in 7thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1981.

[31] COFFEY C S, OAK W. Hot Spot Produced by Moving Dislocations in A Rapidly Deforming Crystalline Explosive[C]// Proceedings in 8thSymposium (International) on Detonation. 1985.

[32] COFFEY C S, SHARMA J. Initiation of Crystalline Explosive Due to Energy Dissipated During Plastic Flow[C]// Proceedings in 11thSymposium (International) on Detonation. Dahlgren Va: Naval Surface Weapons Center, 1998.

[33] 徐丹丹, 趙春來, 陳怡. 國外固體火箭發(fā)動機低易損性技術(shù)研究進展[R]. 西安: 中國航天科技集團公司四院, 2006.

[34] 雷安華. 高能推進劑鈍感機理?模擬與測試研究[R]. 西安: 中國航天科技集團公司四院, 2006.

[35] 周桓, 李尚文, 李洪旭, 等. 影響固體推進劑的低易損性因素研究[C]// 中國宇航學(xué)會固體火箭推進專業(yè)委員會第三十二屆年會論文集, 沈陽. 2016:449-454.

Research Progresses of Experiment, Mechanism, and Formulas of Low Vulnerable Propellants under Mechanical Stimulations

LI Hai-tao1,2, WU Zhuo1,2, WANG Yue1,2, WANG Zheng1,2, LI Shang-wen1,2, HUANG Yin1,2, CHENG Hong-bo1,2, XU Shuang1,2, SONG Liu-fang1,2

(1. Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology, Xiangyang 441003, China; 2. Key Laboratory of Aerospace Chemical Power Technology, Xiangyang 441003, China)

The theoretical and experimental researches of low vulnerable propellants in China are hysteretic compared with other countries, especially in the fields of bullet impact, fragment impact, and shaped charge jet impact, because they are limited by experimental conditions and assessment standard. To provide assistants for subsequent researches, progresses in three aspects were summarized in this review, including the experimental results of bullet impact, fragment impact, and shaped charge jet impact, the response mechanism of low vulnerable propellants suffering mechanical stimulations, and formulas researches of low vulnerable propellants. Some advices were provided finally to help the theoretic researches and industry productions in China.

low vulnerable propellant; mechanical stimulation; bullet impact, fragment impact; shaped charge jet impact; response mechanism

10.7643/ issn.1672-9242.2019.09.010

V211

A

1672-9242(2019)09-0057-06

2019-02-06；

2019-03-29

李海濤（1988—），男，湖北黃岡人，博士，工程師，主要研究方向為固體推進劑。