第２６卷第３期 ２ ０ ０ ３年８月 火炸药学报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ ５７ ＤＮＴＦ基熔铸炸药的性能研究 王 亲 会 （西安近代化学研究所，陕西西安 ７１００６５） 摘要：通过相图分析，研究了ＤＮＴＦ／ＴＮＴ作为液相载体炸药的可能性，并对ＤＮＴＦ／ＴＮＴ、ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ 以及ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ／Ａｌ体系的典型配方进行了能量表征和讨论。结果表明，ＤＮＴＦ基熔铸炸药是一种很有 前途的高能混合炸药，可满足多种武器装药的高威力要求。 关键词：ＤＮＴＦ；载体炸药；熔铸炸药；性能 中图分类号：ＴＱ ５６０ 文献标识码：Ａ 文章编号；１００７—７８１２（２００３）０３—００５７．０３ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＤＮＴＦ－Ｂａｓｅｄ Ｍｅｌｔ－Ｃａｓｔ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ＷＡＮＧ Ｑｉｎ—ｈｕｉ （ｘｉ ａｎ Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ｘｉ ａｎ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃａｒｒｉｅｒ ｆｏｒ ｍｅｌｔ—ｃａｓｔ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ．Ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｉｅｓ ｏｆ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ，ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ ａｎｄ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ ＨＭＸ／Ａｌ ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ＤＮＴＦ．ｂａｓｅｄ ｍｅｌｔ．ｃａｓｔ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ ｈａｄ ｆｌ ｂｒｉｇｈｔ ｆｕｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ａｍｍｕｎｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｅｎｅｒｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ｛ＤＮＴＦ；ｃａｒｒｉｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ；ｍｅｌｔ—ｃａｓｔ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ ＤＮＴＦ是一种新型高能量密度材料，晶体密度１．９３７ ｇ／ｃｍ。，理论最大爆速９ ２５０ ｍ／ｓ，实测爆速８ ９３０ ｍ／ｓ（ＩＤｏ一１．８６ ｇ／ｃｍ。），理论爆热６ ０５４ Ｊ／ｇ，实测爆热５ ７８９ Ｊ／ｇ（ｐ。一１．８３ ｇ／ｃｍ。），弹道臼炮威力１６８．４ （ＴＮＴ），熔点１０７－－－１１０℃。由此表明，ＤＮＴＦ具有低熔点、高威力的特征，有望代替ＴＮＴ而成为熔铸炸药 新的液相载体炸药，使熔铸炸药的能量大幅度提高。 １ ＤＮＴＦ作为熔铸炸药载体的研究 １．１ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ的低共熔物研究 ＤＮＴＦ的熔点为１０７～１１０℃，已达到熔铸炸 １１０ 药载体熔点的上限，高于此温度铸药工艺上比较困 难。解决该问题的最好途径是寻找合适的低共熔物 ／／ １００ ’ 系，以降低ＤＮＴＦ的熔点，使其适合铸药工艺的要 一 ／． ９０ 求。 从理论上讲，ＤＮＴＦ可与多种熔点较低的炸药 形成低共熔混合物，如ＴＮＴ及ＴＮＴ的同分异构体 ＴＮＢ、Ｔｅｔｒｙｌ、３ 炸药（４，４，４一三硝基一２ ，２ ，２ 一三 冬８ ０ ＼ ／ ／ ‘ ８０ ｐ ７０ 叫 ６０ ３７．８６ ２０ ４０ ６０ ８０ ． ５０ １００ 硝基乙酯）、ＰＥＴＮ和ＴＮＡＺ等，ＴＮＴ是一种良好 的炸药载体，所以用Ｔ—Ｚ法（温度一组成法）测定了 ＤＮＴＦ／ＴＮＴ的二元相图（见图１）。从相图可以看 出，ＤＮＴＦ／ＴＮＴ的最低共熔点为５８℃，低共熔物 ０ 质量百分含量／一％ 图１ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ相图 的组成为３７．８６ （ＤＮＴＦ）／６２．１４ （ＴＮＴ），该低共熔物熔点过低，能量也不高。 ·收稿日期：２００３—０３—２４ 作者简介：王亲会（１９５９一），男，高级工程师，主要从事混合炸药及战斗部装药技术研究。 ５８ 火炸药学报 第２６卷第３期 １．２ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ相图系熔铸炸药的载体性能 从相图可知，在最低共熔点右侧，用液化线方程 ｌｎＸ一一△Ｈ／Ｒ（１／丁一１／ＴＤＮＴＦ）可求出右边液化线 表１ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ混合物的性能 上任一液化温度所对应ＤＮＴＦ／ＴＮＴ组成。一般来 说，适合于铸装的熔化温度应在８０～１００ Ｃ。在此情 况下选择ＤＮＴＦ与ＴＮＴ的混合比例应兼顾工艺与 性能。典型ＤＮＴＦ／ＴＮＴ混合物的性能计算结果见 表１。从表１得知，二者在最低共熔点时密度和爆速 均较低。熔点为８５～１００℃的各种配方，其密度均大 于１．８３ ｇ／ｃｍ。，爆速大于８ ４００ ｍ／ｓ，都可作为好的 载体炸药使用，其能量高于单用ＴＮＴ作载体，故而 赋予熔铸炸药以高能量，同时使熔铸炸药有较大的调节自由度。选择ＤＮＴＦ含量较高即熔点较高的比例 可以突出配方高能量的特点。 ２ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ体系的性能 ２．１ 固相炸药及含量选择 从提高能量的角度分析，在载体炸药具有了高能量以后，要提高配方的高能量，就应选择能量水平较 高的高熔点炸药作为熔铸炸药的固相组分。ＨＭＸ是一个综合性能比较全面的炸药，作为固相组分对于提 高熔铸炸药的能量十分有利。 从装药工艺上讲，固相含量决 定装药的难易程度，固相含量越高， 浇铸就越困难。从表１可看出，载体 炸药的能量水平都很高，不宜进一 步提高固相含量。根据铸装药特点， 习惯上将液相载体炸药质量定为 ４０ ，固相炸药定为６０ 。 ２．２ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ体系的性 能计算 表２列出了几种ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ 表２ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ混合物的性能 ＨＭＸ配方与Ｏｃｔｏｌ比较的计算数 据。从能量上看，含ＤＮＴＦ的３个配 方的密度、爆速、爆热值均超过了 ＯｃｔＯｌ ＨＭＸ ７５．０ ＴＮＴ ２５．０ ７９～８０ 一 １．８３２［ ］８５１２ Ｏｃｔｏｌ（７５／２５），其中ＤＴＨ一３的密度 比Ｏｃｔｏｌ高０．０７ ｇ／ｃｍ。，爆速较其高出５００ ｍ／ｓ，爆热高出３００ Ｊ／ｇ，已接近单质ＨＭＸ能量水平，可作为大 口径破甲战斗部装药和核起爆装置装药。 ３ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ／Ａ１体系的性能 在ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ体系中加入高热剂Ａｌ粉能提高体系的爆热，形成高威力熔铸炸药。将配方中 的液相载体炸药含量固定，改变ＨＭＸ和Ａｌ粉的相对含量，得到了一系列含铝配方。主要性能计算结果见 表３。 由表３可见，以ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ体系为平台，通过Ａｌ粉的用量调节爆速和爆热，其理论设计爆速 ８ ５００￣８ ９００ ｍ／ｓ，爆热６ ０００￣７ ４００ Ｊ／ｇ。一般实用化配方的装药密度可达９８％ＴＭＤ，再考虑钝感剂对 第２６卷第３期 王亲会：ＤＮＴＦ基熔铸炸药的性能研究 ５９ 爆速的影响，其爆速应在８ １００￣８ ５００ ｍ／ｓ，几乎可以覆盖绝大多数常规弹药装药。目前常规弹药装药的 爆速一般在８ ０００ ｍ／ｓ左右（表３序号６所列的为ＲＯＴＬ一１方，其实际装药密度通常为１．８０ ｇ／ｃｍ， 爆速可达８ ０００ ｍ／ｓｆｉ 。某些高性能破片杀伤战斗部要求在爆速８ ０００ ｍ／ｓ以上的装药可在表３中任意 ３ ３ ３ ３ ３ ６ ６ ６ ６ ２ 选择。其中２号配方与１号配方相比，密度大，爆热高，是一个颇具使用前景的好配方。５号配方与２号配 方性能相差无几，但具有熔点低的特点，工艺上更易实施，极具使用前景。４ ４ ４ ４ ８ ｏ古 ２ 表３ ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ／ＡＩ配方及其性能 序号 组分／ ＤＮＴＦ ＴＮＴ ＨＭＸ ＡＩ 钝感剂 ／（ｇ·ｃｍ ） ∞们 ∞ ８９ＯＯ ６２７８ ８９１５ ６５７１ ８７３７ ７１５８ 加 ８６４１ ７４５２ ８８２４ ６４８３ ８２９３ ５８１６ ４ 结论 Ｌ Ｌ乙 Ｌ Ｌ （１）ＤＮＴＦ与少量ＴＮＴ可组成熔铸炸药的良好载体炸药，其能量水平高，调节自由度大，鸲Ｏ ％ Ｏ ２ ４ ％ Ｏ ６ 可根据研究 需要随意调节。 （２）ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ体系的最高能量可达到单质ＨＭＸ的水平，通过进一步研制可作为破甲战斗 部主装药。 （３）ＤＮＴＦ／ＴＮＴ／ＨＭＸ／Ａ１体系的能量具有广谱性质，可依据产品需要调节，而作为高性能杀伤战 斗部主装药。 （４）ＤＮＴＦ的出现将会使熔铸炸药应用研究领域产生新的变革。 参考文献： ［１３钟一鹏．国外炸药性能手册［Ｍ］．北京：兵器工业出版社，１９９０，（６）． ［２］王亲会．新型铸装含铝炸药研究［Ｊ］．火炸药学报（原火炸药），１９９７，（１）：３－５ （Ｉ－接第５２页） 以上控制过程由控制软件实现，开始时，ＰＩＤ调节器置于手动状态，调节阀置初值５Ｏ ，检测甘油人 口温度变化，如有变化，调节器置自动，并将开关Ｋ置于２处，否则，继续检测。 ３ 结论 经过以上改进，并反复试车和生产运行证明，此设计可行，而且投运简单、稳定，实现了自动投油过程。 这也说明利用计算机软件技术，可以很好地解决采用传统控制方法所不能完成的控制过程，提高了控制系 统的稳定性。 参考文献： ［１］胡寿松．自动控制原理（上册）［Ｍ］．北京：国防工业出版社，１９９０． ［２］王常力，廖道文．集散型控制系统的设计与应用［Ｍ］．北京：清华大学出版社．１９９３． ［３］王学慧，田成方．微机模糊控制理论及其应用［Ｍ］．北京：电子工业出版社，１９８７． ［４］易继锴，候嫒彬．智能控制技术［Ｍ］．北京：北京工业大学出版社，１９９９． ［５］王永骥，张晓兰．专家控制与神经元控制结合算法的研究口］．华中理工大学学报，１９９４，２２（８）：３５—３７
