发射药

固体含能材料将氧化剂和燃烧剂结合在一起化学方法物理方法迅速而有规律地燃烧适当的激发能量没有外界助燃剂（如氧）参与生成大量的高温气体燃气高温高压的燃气膨胀做功抛射弹丸推送火箭导弹固态物质不工作时，体积较小，存贮方便使用灵活方便，适应性强本身含有氧，不需要依靠外界供氧一般固体燃料（煤）等不含燃烧被点燃后，在极短的时间内发生剧烈的化学反应放出大量的热产生大量的气体工质燃烧规律可控，满足不同的使用要求调整火药的成分调整形状和尺寸在武器系统能源方面一直具有稳固地位以火药为代表的化学能方式为主导电磁、核能、离子、光子等发射推进方式被加工成一定的形状和尺寸的火药装填到燃烧室中使用高压室药室分类方式基本能量成分和微观结构成型工艺燃烧时其产物的外部特征用途按照基本能量成分和微观结构划分溶塑火药（均质火药）单基药双基药复合火药（异质火药）高分子复合火药改性双基药三基药混合火药（异质火药）黑火药烟火剂按照成型工艺压制成型火药枪炮中小型固体火箭发动机弹射器浇铸成型火药大型固体火箭发动机按照火药燃烧时其产物的外部特征有烟药少烟药无烟药按照用途分发射药身管武器（如枪、炮）用来抛射弹丸的火药固体推进剂火箭、导弹等固体火箭发动机所用的火药弹射器常用燃气发生剂弹射器舵机气源气囊以硝化纤维素为基础，加入溶剂、安定剂等固态胶体半透明或不透明状随成分及厚度的不同而不同硝化纤维素含能爆炸物纤维素经过硝化作用脱脂用浓硝酸和浓硫酸组成的混酸处理一般都采用棉纤维作为原料硝化棉混酸的组成不同，则硝化程度不同硝化棉的组分也不同通常以单位质量硝化棉的含氮量来进行区分溶塑火药硝化棉溶解于某些溶剂形成可塑体压实成型其微观结构比较均一火药的主要成分只有硝化棉一种硝化棉既是火药唯一的能量来源又是保证火药强度的成分多采用1号强棉和2号强棉的混合棉溶剂易挥发在制药（压制成型）后基本被排除乙醇乙醚混合溶剂经过浸泡将乙醇乙醚排出烘干一般硝化棉94%~98%挥发性溶剂0.2%~0.5%水分0.8%~1.5%安定剂（常用二苯胺）1%~2%溶剂溶解能力强，药料柔软可加工成尺寸小、形状复杂的药粒能量相对较低对身管烧蚀小厚度受到很大限制，一般不被制成大尺寸药柱使溶剂易于排除弹道性能稳定残余溶剂在长期贮存过程中挥发含量发生变化多用作中小口径枪炮发射药不作为固体推进剂使用一般成分硝化棉30%~60%硝化甘油（主溶剂）25%~40%中定剂1%~5%水分0.5%~0.7%其它1%~3%溶剂难以挥发相对于乙醇、丙酮等而言硝化甘油(硝化甘油火药)本身为含能化合物(液态爆炸性物质)成药后与硝化棉共存，火药中有两种主要成分增加硝化甘油的含量，可以提高双基药的能量硝化甘油的含量过高，会使加工危险性增加，且会吸湿硝化二乙二醇（硝化二乙二醇火药）与硝化甘油性质类似的含能溶剂溶剂对硝化棉的溶解力较弱药料较硬可以制成尺寸较大的药粒用作枪炮发射药不存在必须驱除的挥发性惰性溶剂常温下有良好的物理化学安定性内弹道性能稳定可以制成较大尺寸药柱火箭弹、小型战术导弹主发动机某些战术导弹的助推器弹射器双基发射药和双基推进剂的主要区别双基推进剂中添加了弹道改良剂通常只占双基推进剂质量的1%~4%对改进内弹道性能起着重要作用火箭发动机弹射器芳香族化合物二硝基甲苯，等缺氧降低火药的氧平衡降低双基推进剂的燃烧温度减小其烧蚀性助溶对硝化棉有溶解能力使双基推进剂更加致密，不易吸湿化学安定剂二号中定剂等改善化学安定性，减缓推进剂中的分解反应防止老化有安定剂的推进剂可贮存15~20年燃烧稳定剂氧化镁、碳酸钙、二氧化钛，等改善燃烧稳定性燃烧催化剂铅盐氧化铅、苯二甲酸铅、鞣酸铅、水杨酸铅，等减小压力和温度对双基推进剂燃烧速度的影响在各种使用温度下具有相近的内弹道性能工艺比较成熟可压制成型少数浇铸成型适合批量生产和连续生产生产周期较短含能混合溶剂由两种（或以上）难挥发硝酸酯组成三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN硝化三乙二醇TEGN丁烷三醇三硝酸酯BTTN等与硝化棉共同形成均质溶塑体火药各方面性能较好的火炮发射药高分子复合火药粘合剂高分子聚和物弹性基体和燃料粘结固体氧化剂金属粉多相混合物各组分颗粒间有明显的界限微观结构不均匀提供可燃元素C、H、S等常用聚硫橡胶（聚硫橡胶火药）聚氯乙烯（聚氯乙烯火药）聚氨酯（聚氨酯火药）【性能较好】聚丁二烯（聚丁二烯火药）【性能较好】一般根据粘合剂的种类对复合火药进行命名对火药性能有重要影响力学性能、燃烧性能、贮存性能和制造工艺等提供燃烧所需要的氧生成气体工质调节燃烧速度提高弹性模量和机械强度过氯酸铵（AP）与其它组分相容性好气体生成量大生成焓大吸湿性小成本低易制备过氯酸钾（KP）硝酸铵（AN）硝酸铵火药过氯酸锂研制之中硝胺火药（硝胺复合推进剂）用黑索金或奥克托金作为氧化剂取代过氯酸铵10%~40%用作火炮发射药和固体推进剂黑索金（RDX）和奥克托金（HMX）高能的硝胺类炸药理想的氧化剂气体生成量大、无烟、不吸湿虽然氧平衡是负值，但生成焓高具有良好的热安定性和贮存性能与火药其它组分的相容性好使复合火药的能量提高提高燃烧温度增加火药燃气的热能常用铝粉还起着抑制燃烧不稳定性的作用镁粉等多采用浇铸法制成各种内孔形状直径可大到几米主要作为中、远程导弹的固体推进剂战术火箭和导弹发动机中也有应用燃气有腐蚀性烟雾，对身管造成侵蚀大部分复合火药（过氯酸铵氧化剂）本身难于挤压成型不适于作为枪炮发射药在弹射器中也很少采用改善工艺性能增塑剂稀释剂湿润剂固化催化剂固化阻止剂改善贮存性能防老剂增塑剂降感剂提高力学性能交联剂键合剂增塑剂改善燃烧性能燃速催化剂（调节剂）燃烧稳定剂能量高密度大燃速可调使用温度范围宽成本低浇铸成型发动机结构简单在双基药中加入提高能量的固体组分无机氧化剂过氯酸铵金属燃料铝粉有的还引入交联剂组织结构上呈现多相复合物的性质异质火药主要用作固体推进剂在弹射器中也可采用以双基（硝化纤维素和硝化甘油）为粘合剂过氯酸铵为氧化剂铝粉为燃烧剂比冲和密度比复合推进剂高燃速比一般双基推进剂和复合推进剂的高其他性质介于双基和复合推进剂之间以含有硝胺类官能团的炸药作为氧化剂黑索金、奥克托金部分或全部取代过氯酸铵以双基为粘合剂硝化纤维素和硝化甘油能量和一般复合推进剂相当燃烧温度低于复合推进剂无烟腐蚀性小燃气中很少甚至不含氯化氢气体对发射设备（及身管武器）和射手有利很好的能量特性高、低温的力学性能较差高温发软低温发脆以双基为粘合剂的推进剂共有的缺点交联双基粘合剂用橡胶类的高聚物共聚液态橡胶预聚物聚乙二醇己二酸酯柔性很好在硝化纤维素大分子间形成交联的网状结构高温不软化低温弹性复合双基（CDB）推进剂以交联双基代替硝胺改性双基推进剂的双基粘合剂保留了硝胺改性双基推进剂的优点改善了力学性能交联改性双基（XLDB）推进剂以交联双基为粘合剂加入高氯酸铵、奥克托金和铝粉能量高力学性能好双基药中加入能量不高但产气较多的炸药硝基胍或其它含能成分，如黑索金等比容大爆温较低对身管烧蚀较小冷火药大威力枪炮发射药实际上也是对双基药改性形成的非均质有时习惯上归为均质火药新型三基火药可用做固体推进剂可在弹射器中使用黑火药硝酸钾、硫磺、木炭的混合物点火药奔那药条硝化棉与黑火药的混合物点火药烟火剂燃烧剂与无机氧化剂、树脂的混合物点火药爆热比容燃气平均分子量比冲特征速度密度余容爆温火药力定容爆热1kg火药燃烧所放出的热量一定的初温下一般取298K隔氧绝热定容燃烧产物再冷却到初温，且水为液态爆热值大火药经燃烧放出的化学能多作功能力大燃烧温度高烧蚀较大定压爆热燃烧热过量氧完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量火药燃烧释放化学潜能的度量爆热氧不足燃烧产物中含有未完全氧化的成分一氧化碳、氢气等遇空气，将进行二次燃烧，进一步放出热量爆热在数值上小于完全燃烧热火药燃烧后生成的气体产物所占有的体积1kg火药在标准状态下所占有的体积水为汽态燃气比容越大，其作功的能力也越大相同条件下燃气分子量火药与其气体产物总摩尔数之比1kg火药燃气分子量越小比容越大比冲越高单位质量的火药产生的推力冲量1kg主要决定于推进剂本身的能量与测试条件、发动机结构等有关取决于燃烧室内燃气热焓与喷管出口处排气热焓之差反映了整个推进系统所能提供的能量火箭、导弹外弹道学计算中的重要参数在枪炮、弹射器中一般不采用在火箭发动机中速度量纲反映推进剂能量的大小推进剂燃烧的完善程度在弹射器高压室内弹道计算中也被采用与主要参量有关喷管喉部面积燃烧室压力流过喷管的燃气质量流量11*.kppSCm密度大单位体积内所装药量多总冲大当燃烧室容积与药柱装填系数确定后冲质比大燃烧室质量小对理想气体状态方程中的容积修正量1kg火药燃气分子的体积实际气体是否能作为理想气体处理与气体的种类有关与气体所处状态有关高温低压实际气体状态方程式目前仍在探索范德瓦尔方程较常用采用有引力的刚性球分子模型对理想气体状态方程加以修正121apVbRTV1pVRT内压力余容比体积（比容）内压力微观上考虑气体分子间的引力作用宏观上实际气体对容器壁面施加的压力要比理想气体小高温状态下，此项可以忽略余容微观上考虑分子本身的体积使得宏观上气体所能充满的空间减小低压状态下，此项可以忽略气体分子能够自由活动的空间亦即容积在枪炮气室内一般是高温高压状态忽略内压力的影响仅考虑余容的影响对于发动机燃烧室和弹射器高压室、低压室一般是高温低压状态忽略余容的影响忽略内压力的影响余容为非常数在一般内弹道计算中，为简便计，常采用塞劳近似式定容爆温火药在一定温度下绝热定容燃烧放出的热量加热燃烧产物所达到的最高温度定压爆温火药在一定温度下，绝热定压燃烧后放出的热量加热燃烧产物所达到的最高温度定压爆温低于定容爆温定压下，火药燃气要膨胀做功VT定容火药力火药燃气的气体常数与定容爆温的乘积是火药所表现出来的“力量”物理意义是“功”而不是“力”“力”的名称是弹道学上沿用下来的定压火药力火药燃气的气体常数与定压爆温的乘积0VVfRTnRT描述能量特性的各个参数从各自的侧面反映了火药能量的某个特性某一个参数不能全面反映火药能量的大小火药能量的大小主要取决于比容爆热要想提高火药的能量需同步提高其比容和爆热非常困难通常是随着爆热的增大而比容减小，或者相反能量高，并不是对任何武器而言都好大幅提高爆热可以提高火药力，但烧蚀作用大大威力线膛炮炮膛的严重烧蚀将降低火炮的寿命远程导弹发动机工作时间长对喷管喉部的严重烧蚀会引起推力方案的改变弹射器高压室喉部的烧蚀将引起低压室内弹道性能的改变低压室（发射筒、气缸等）的烧蚀将减少使用次数选择恰当的火药成分和配比获得火药力大或比冲高而爆温合理的配方火药燃烧规律内弹道研究的首要问题压力变化规律的决定性因素导弹（弹丸）运动规律的决定性因素燃烧理论微观上详细地研究火药燃烧过程的发生和发展规律内弹道学研究燃烧过程中宏观的燃气生成量的变化规律几何燃烧定律描述宏观燃烧规律的基本定律与火药形体有关皮奥波特（Piobert）和维也里（Vieil