浅析溶塑火药的燃烧机理
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摘 要：溶塑炸药是以高分子化合炸药为主体，用溶剂使其塑化、压实、成型的火药。溶塑火药作为火箭发射药，广泛应用于军事领域，因此探索溶塑火药的燃烧机理具有重要的价值。关于溶塑火药的燃烧机理，但都还没有形成完整的理论。本文从溶塑火药的组分出发，分析其燃烧性质，从而对燃烧机理进行浅析。
一、概述
多阶段燃烧假说认为，火药的燃烧过程是分阶段进行的，而且各阶段是相互联系、相互影响，同时又是一个各组分相互作用，并转化为高温燃烧产物的连续的物理化学过程。实际上，燃烧的各个阶段是不能完全分开的，但为了研究的方便，本文把它理想化为一个阶段一个阶段来讨论，主要可以概括为以下四点：
1.火药点燃以后，燃烧反应放出的热量，强迫加热未燃烧火药的表面层，使其温度升高至某一温度，促使火药成分开始分解。此时，火药表面即使得不到外加的热量，温度也会一层一层的升高，燃烧也会继续进行下去。
2.火药表面层温度的升高是随深度的增加而减小的，因而发生着熔化、升华、蒸发等物理过程，同时也伴随着硝酸酯成分的部分分解。
3.热分解产物之间发生相互作用，中间产物与尚未完全分解的固体、液体和气体产物之间的相互作用，使火药完全分解成气体产物（主要有NO及部分、等）。由于氧化还原不完全，放出的热量较少，燃烧还不完全。
4.在较高压力下，气体产物中的NO还原为，而进一步氧化为和，生成最终产物等，这个阶段氧化还原比较完全，放出的热量较多。
按照上述观点，可以把火药的燃烧分为五个区：固相加热区、凝聚相反应区、混合相区、暗区、火焰区。
二、各燃烧反应区的特点及对燃烧过程的影响
1.固相加热区
在火药燃烧中，燃烧表面始终是被高温的燃烧产物包围着，气相区的热能通过传导、扩散和辐射作用而传入未燃火药部分的表面层，这层火药的温度由初温依据火药表面的不同深度逐次升高至。温度升高的火药表面层，称为火药燃烧的加热层。
在固相加热区内没有化学反应（或化学反应极不明显），只有某些低熔点或易挥发组分的相变（软化、挥发等）。加热区是火药燃烧的准备阶段，它积聚了一部分热量，为火药的正常燃烧提供了保证。传给该区热量的多少，显然会对火药的燃速有重要的影响。
2.凝聚相反应区
凝聚相反应的区间温度为至。在该区发生的物理化学过程是：各成分的熔化、蒸发、升华等物理变化，并同时发生着各组分的分解及分解物之间的相互作用。其结构呈蜂窝状，在凹槽内大都充满着液体和气体物质，分解的气体产物沿着微孔从液浆中逸出。逸出时呈泡沫状，故有些资料上又把凝聚相反应区称为泡沫区。
本阶段是在火药表面层发生的，生成的大量气体产物和一部分没有来得及进行相互反应的分解产物一起离开火药表面层，进入下一阶段。
3.混合相区
在第二区中反应产生的气体，沿着二区蜂窝状微孔表面的粘性液浆逸出，在逸出中不可避免地要带出一些固体或液体微粒，以烟雾的形式存在，距离火药表面越近烟雾越浓。在该区内存在着均相（气相）和复相（固、液、气），故称混合相区。
在本区内，固体和液体微粒将继续发生变软、熔化、蒸发和升华等物理变化，同时要发生还原为，和、C的氧化反应，而且化学反应是本区的主要反应。本区内放热较多，约占总热量的40%。
4.暗区
在本区已无物理变化，也不存在固体颗粒，由于温度还不够高，气体还不发光，故称暗区。
在暗区，当压力较大时，将有部分NO还原为的反应，放出的热量增多，温度升高。由于压力不很高，温度还较低，这个反应进行是很慢的，因而暗区的厚度比较大。当压力低过一定值时，燃烧将进入下一阶段。
5.火焰区
火焰区是燃烧反应的最后阶段，也是完全燃烧的阶段。本阶段的化学反应，主要是NO还原为的反应。本区反应放出的热量较多，约占总热量的50%，因此，本区反应激烈，放出光亮火焰，故称火焰区。
在本区内没有热量的传入，仅仅依靠本区反应放出的热量来提高燃气的温度，同时为其它区提供热量。如果燃烧能够在本区内进行到底，就是一种完全燃烧和正常燃烧。
三、结论
火药的燃烧各区虽有各种特点，但是不能截然分开，整个燃烧反应是一个逐渐变化的连续过程，各区是相互渗透、相互影响的。
关于压力对燃烧各阶段的影响都是很大的，归纳起来有三点：
1.压力增大时，燃烧速度加快。因为压力增高后，火焰区的气体浓度增加，反应速度加快，暗区变薄甚而消失，火焰距离火药表面变近，火焰区的热量更易传至火药表面，火药表面层升温更快，为反应速度的增加创造了充分条件。火焰区的燃烧反应是燃烧过程中的主导反应，它决定着整个的燃烧过程和燃速。
2.在压力减小时，燃速下降，暗区变厚，加热层得到的热量也较少。当压力低至一定值后，火焰区将不会出现，燃烧将停在第四区直到结束。在这种情况下，火药表面加热层的热量主要是第三区提供的，反应速度可能以第三区为最大，因而第三区是在压力小的条件下的主导反应，是它决定着燃烧的过程及其速度，因为第四区要在压力较大的情况下才有部分NO的还原反应。
3.当压力很低时，第三区的反应速度也会很小，距离火药的燃烧表面较远，火药表面层加热的热量，主要由第二区供给，这时第二区的反应成了主导反应。压力越低，二区的反应越占优势。
参考文献
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