CN110360902A - 一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法 - Google Patents

一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，属于含能材料、毁伤和弹药工程领域。本发明所制的“装载有高能炸药装药的活性金属微弹丸”结合了活性金属含能材料和高能炸药两者的优点：利用该弹丸形成“活性金属微弹丸云团”，只需粗略解算来袭导弹弹道，给出大致飞行轨迹，然后在其轨迹上或者被保护的重要目标附近爆炸布撒即可。针对高超音速飞行器，无需捕捉，不用跟踪，降低弹道解算和轨迹预测计算压力，提高拦截概率。该微弹丸的外壳由活性金属与粘合剂复合制成；内部装药采用现有的高分子粘结炸药或熔铸混合炸药，技术成熟。总体上，微弹丸原材料易得，工艺简单，成本低廉，便于大规模制备，具有可行性。

Description

一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，属于含能材料、毁伤和弹药工程领域。
背景技术
高超音速飞行器的最高速度能达到音速的25倍以上，常规军用雷达技术无法捕捉。高超音速飞行器的出现将会很大程度上改变现有的防空反导技术格局，甚至使得现有的防空反导体系完全失效，一些重要目标将完全暴露在敌火力之下，受到战术甚至战略打击。传统的防空反导技术着眼于跟踪目标、解算弹道、预测交会轨迹，通过导弹与拦截目标的“手术刀”式的点对点精准碰撞或侵爆摧毁达到拦截目的。而高超音速飞行器飞行速度极快，传统拦截技术脱靶量低，需要极高的精确制导，成功拦截概率极低。
发明内容
本发明的目的是针对高超音速飞行器飞行速度极快，极难捕捉，不易跟踪，弹道解算和轨迹预测计算压力巨大，成功拦截概率极低的问题，提出一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法。该方法制备出的微弹丸的外壳由活性金属与粘合剂复合制成，采用混粉、模压、烧结工艺；内部装药采用现有的高分子粘结炸药或熔铸混合炸药，技术成熟。总体上，微弹丸体积和质量均小，同等质量和体积战斗部，装药数量呈指数级增长，覆盖面积大，原材料易得，工艺简单，成本低廉，便于大规模制备，因此，“活性金属微弹丸云团”概念具有可行性。图1是“活性金属微弹丸云团”新型防空反导技术概念示意图，图2是高超音速飞行器穿过“活性金属微弹丸云团”时被毁伤的示意图，该装载有高能炸药装药的活性金属微弹丸的示意图如图3所示。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，具体步骤如下：
步骤一：将活性金属、重金属和氟聚物置于行星式混料机中混合均匀，得到均匀粉末。其中活性金属、重金属和氟聚物的质量百分比范围为15～50％、15～30％、20～70％；
步骤二：将步骤一所得的均匀粉末置于中空模具中，预压成型；烧结后，得到成型件A；
步骤三：将高分子粘结炸药或浇铸熔铸混合炸药重构到步骤二所得的成型件A中空部分；装配胶塞，得到弹丸；
步骤一所述的活性金属为铝粉、镁粉或铝镁合金粉；重金属为钨粉、锆粉、钛粉或钨锆合金粉；氟聚物为聚四氟乙烯或氟橡胶；所述的混合时长为10～30min。
步骤二所述的预压压强为10～15MPa。
步骤二所述的烧结温度为350～400℃，烧结时长为2～4h。
步骤三所述的高分子粘结炸药为聚黑类、聚奥类等；熔铸混合炸药为梯黑类等。装填密度范围为1.4～2.0g/cm3。
步骤三所述的胶塞为橡胶塞或硅胶塞。
有益效果
1、一种装载有高能炸药装药的活性金属微弹丸及其制备方法，利用该弹丸形成“活性金属微弹丸云团”，只需粗略解算来袭导弹弹道，给出大致飞行轨迹，然后在其轨迹上或者被保护的重要目标附近爆炸布撒即可。针对高超音速飞行器，无需捕捉，不用跟踪，降低弹道解算和轨迹预测计算压力，提高拦截概率。
2、来袭的高超音速飞行器穿过“活性金属微弹丸云团”时，与微弹丸发生碰撞、摩擦，产生三种效果：第一、高动能侵彻、破坏高超音速飞行器的外部构件，影响其飞行、导航、通信等功能；第二、在冲击和热的作用下，微弹丸的活性金属外壳以及内部的高能炸药装药发生剧烈的爆炸、燃烧，产生高热高温，进一步实施侵彻、内爆、纵火和超压的综合毁伤；第三、“活性金属微弹丸云团”具有一定的厚度、宽度和数密度，高超音速飞行器穿过云团时，将会受到持续的毁伤作用，逐步瓦解和失效。
3、“活性金属微弹丸”的外壳由活性金属与粘合剂复合制成，力学性能好，同时具有一定的反应活性，受到冲击作用后发生燃烧、爆炸；“活性金属微弹丸”的内部装药为高分子粘结炸药或熔铸混合炸药，感度低，安定性好，爆炸威力大，大大提高“活性金属微弹丸”的毁伤能量水平。本发明制备的一种装载有高能炸药装药的活性金属微弹丸相对于过去报道的铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)/钨粉破片，具有更高的活性，进一步提高侵彻和爆炸的威力。经过靶场试验，侵彻和爆炸的威力显著提高。
附图说明
图1是“活性金属微弹丸云团”新型防空反导技术概念示意图；
图2是高超音速飞行器穿过“活性金属微弹丸云团”时被毁伤的示意图；
图3是本发明的装载有高能炸药装药的活性金属微弹丸的示意图；
图4是实施例1制备出的活性金属微弹丸以950m/s的初速撞击后的10mm Q235A钢板的综合毁伤效果照片；
图5是实施例2制备出的活性金属微弹丸以900m/s的初速撞击后的5mm碳碳化硅基隔热板的综合毁伤效果照片；
图6是实施例3制备出的活性金属微弹丸以950m/s的初速撞击后的5mm玻璃纤维基防热材料板的综合毁伤效果照片；
图7是实施例4制备出的活性金属微弹丸以900m/s的初速撞击后的15mm玻纤增强酚醛树脂板的综合毁伤效果照片。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。
实施例1
一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，具体步骤如下：
(1)称量、混粉：各组份质量比为：活性金属/重金属/氟聚物＝镁铝合金/钨/聚四氟乙烯＝30/15/55，即称取镁铝合金粉15g，钨粉7.5g，聚四氟乙烯粉27.5g，置于行星式混料机中混合20min，混匀；
(2)模压：将上述混合均匀的粉末置于模具中压缩，压强50MPa，加压速率30N/s，保压时长5min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件A；
(3)烧结：将上述脱模后的模压件A置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为370℃，烧结时长为3h，其中升温速率50℃/h，降温速率30℃/h，得到成型试件B；
(4)装填炸药：向成型试件B里压装聚奥-8高分子粘结炸药，预留胶塞的位置，装填密度为1.80g/cm3；
(5)塞上胶塞、完成装配：在装药药面上塞上橡胶塞，完成“活性金属微弹丸”装配。如图3所示。
本实施例制得的“活性金属微弹丸”的抗压强度为32MPa，密度为3.57g/cm3。以950m/s的初速撞击后的10mm Q235A钢板的综合毁伤效果照片，如附图4所示。
实施例2
一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，具体步骤如下：
(1)称量、混粉：每次每样50g，各组份质量比为：活性金属/重金属/氟聚物＝铝/钨锆合金/聚四氟乙烯＝25/20/55，即称取铝粉12.5g，钨锆合金粉10g，聚四氟乙烯粉27.5g，置于行星式混料机中混合20min，混匀；
(2)模压：将上述混合均匀的粉末置于模具中压缩，压强50MPa，加压速率30N/s，保压时长5min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件A；
(3)烧结：将上述脱模后的模压件A置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为370℃，烧结时长为3h，其中升温速率50℃/h，降温速率30℃/h，得到成型试件B；
(4)装填炸药：向成型试件B里浇铸梯黑熔铸混合炸药，预留胶塞的位置，装填密度为1.50g/cm3；
(5)塞上胶塞、完成装配：在装药药面上塞上橡胶塞，完成“活性金属微弹丸”装配。
本实施例制得的“活性金属微弹丸”的抗压强度为40MPa，密度为3.9g/cm3。以900m/s初速撞击后的5mm碳碳化硅基隔热板的综合毁伤效果照片如附图5所示。
实施例3
一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，具体步骤如下：
(1)称量、混粉：每次每样50g，各组份质量比为：活性金属/重金属/氟聚物＝镁/钨/氟橡胶＝25/15/60，即称取镁粉12.5g，钨粉7.5g，氟橡胶粉30g，置于行星式混料机中混合30min，混匀；
(2)模压：将上述混合均匀的粉末置于模具中压缩，压强40MPa，加压速率30N/s，保压时长5min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件A；
(3)烧结：将上述脱模后的模压件A置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为360℃，烧结时长为2.5h，其中升温速率50℃/h，降温速率30℃/h，得到成型试件B；
(4)装填炸药：向成型试件B里压装聚奥-8高分子粘结炸药，预留胶塞的位置，装填密度为1.80g/cm3；
(5)塞上胶塞、完成装配：在装药药面上塞上硅胶塞，完成“活性金属微弹丸”装配。
本实施例制得的“活性金属微弹丸”的抗压强度为29MPa，密度为3.72g/cm3。以900m/s初速撞击后的5mm碳碳化硅基隔热板的综合毁伤效果照片如附图6所示。
实施例4
一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，具体步骤如下：
(1)称量、混粉：每次每样50g，各组份质量比为：活性金属/重金属/氟聚物＝镁/锆/氟橡胶＝25/15/60，即称取镁粉12.5g，锆粉7.5g，氟橡胶粉30g，置于行星式混料机中混合30min，混匀；
(2)模压：将上述混合均匀的粉末置于模具中压缩，压强40MPa，加压速率30N/s，保压时长5min，泄压速率30N/s，泄压后脱模，得到模压件A；
(3)烧结：将上述脱模后的模压件置于烧结炉中烧结，烧结过程中使用氩气气氛，烧结温度为360℃，烧结时长为2h，其中升温速率50℃/h，降温速率30℃/h，得到成型试件B；
(4)装填炸药：向活性金属微弹丸外壳里浇铸梯黑铝熔铸混合炸药，预留胶塞的位置，装填密度为1.60g/cm3；
(5)塞上胶塞、完成装配：在装药药面上塞上硅胶塞，完成“活性金属微弹丸”装配。
本实施例制得的“活性金属微弹丸”的抗压强度为31MPa，密度为3.83g/cm3。以900m/s初速撞击后的15mm玻纤增强酚醛树脂板的综合毁伤效果照片如附图7所示。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将活性金属、重金属和氟聚物置于行星式混料机中混合均匀，得到均匀粉末；其中活性金属、重金属和氟聚物的质量百分比范围为15～50％、15～30％、20～70％；
步骤二：将步骤一所得的均匀粉末置于中空模具中，预压成型；烧结后，得到成型件A；
步骤三：将高分子粘结炸药或浇铸熔铸混合炸药重构到步骤二所得的成型件A中空部分；装配胶塞，得到弹丸。
2.如权利要求1所述的一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，其特征在于：步骤一所述的活性金属为铝粉、镁粉或铝镁合金粉；重金属为钨粉、锆粉、钛粉或钨锆合金粉；氟聚物为聚四氟乙烯或氟橡胶；所述的混合时长为10～30min。
3.如权利要求1所述的一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，其特征在于：步骤二所述的预压压强为10～15MPa。
4.如权利要求1所述的一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，其特征在于：步骤二所述的烧结温度为350～400℃，烧结时长为2～4h。
5.如权利要求1所述的一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，其特征在于：步骤三所述的高分子粘结炸药包括聚黑类或聚奥类；熔铸混合炸药包括梯黑类；装填密度范围为1.4～2.0g/cm3。
6.如权利要求1所述的一种装载有高能炸药的活性金属微弹丸的制备方法，其特征在于：步骤三所述的胶塞为橡胶塞或硅胶塞。
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