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可燃薄片制備及其紅外毫米波特性研究

發(fā)布時間:2020-09-15 10:19
   以Mg-PTFE-Viton為主要組分的紅外誘餌劑(簡稱MTV)制成的藥柱通過燃燒產(chǎn)生強烈的紅外輻射能夠模擬目標用來對抗紅外制導武器,但隨著紅外-毫米波復合制導武器的出現(xiàn),MTV誘餌藥劑由于燃燒溫度高、輻射光譜特性與真實目標差異較大等問題,已難以有效對抗新型制導武器。本課題根據(jù)煙火輻射、毫米波散射相關理論,采用以金屬薄片為基底,一側(cè)表面復合紅外煙火藥劑制備可燃薄片的方法,通過紅外煙火藥劑配方和薄片設計,降低其燃燒溫度、改善光譜分布特征,研究可燃薄片燃燒產(chǎn)生的紅外輻射性能、毫米波性能以及其應用技術(shù)等;跓熁鹚巹┑募t外輻射特性及金屬薄片的毫米波散射特性,開展了可燃薄片制備工藝的研究。采用垂直噴射法、粘性附著法、外力擴散法以及重力沉積法制備可燃薄片,結(jié)果顯示重力沉積法制備的可燃薄片牢固、藥劑分布均勻、厚度可控。在此基礎上研究了煙火藥劑量、可燃薄片尺寸等工藝參數(shù)對可燃薄片成型、燃燒及其紅外輻射性能的影響,確定在1Ocm×1Ocm的基底上復合10g煙火藥劑制成的可燃薄片效果較好。基于MTV藥劑具有強紅外輻射的特點,通過調(diào)整其組分種類、粒徑、配比等,研究藥劑成分變化對可燃薄片燃燒及輻射性能的影響。利用SC7000遠紅外熱像儀測試可燃薄片的燃燒溫度、輻射亮度、輻射面積等燃燒及輻射性能,同時利用OPAG33遙感傅里葉變換紅外光譜儀測試可燃薄片紅外光譜分布,篩選出48%RF型PTFE、52%150-200目P型Mg粉以及10%Viton作為可燃薄片紅外煙火藥劑的基礎配方。通過對煙火輻射理論的研究分析,提出了在基礎配方中添加EG、鋁熱劑、LH從而降低燃燒溫度、增加具有中、遠紅外強輻射燃燒產(chǎn)物來改善可燃薄片光譜分布的方法。借助SC7000和OPAG33研究可燃薄片紅外輻射性能,結(jié)果顯示,添加具有吸熱阻燃作用的EG后可燃薄片燃燒溫度降低了 20-29%,輻射向3-5μm波段偏移;同時利用傅里葉紅外光譜儀測試可知,添加鋁熱劑、LH后可燃薄片燃燒氣、固產(chǎn)物具有中、遠紅外輻射峰,能顯著提高可燃薄片中、遠紅外波段輻射。根據(jù)毫米波散射理論,借助三毫米波雷達散射截面積測量雷達研究可燃薄片毫米波散射性能,以期獲得具有合適毫米波散射特性的可燃薄片材料。結(jié)果顯示,隨可燃薄片金屬基底導電性提高其雷達散射截面增大;隨基底面積增大,雷達散射截面先迅速增大后趨于穩(wěn)定;對比等面積圓形、方形、一頭沉菱形及尾翼型基底雷達截面知,尾翼型RCS值最大,達1.208m2;煙火藥劑會大幅降低基底毫米波散射性能(降幅80%),通過添加耐高溫CF材料可顯著提高可燃薄片藥劑面毫米波散射性能,且隨其含量增加雷達截面線性增大。通過拋撒方式試驗可燃薄片點火、分散、燃燒及輻射性能,結(jié)果顯示拋出后輻射面積逐漸增大至1.88s時達到極大值10.95m2,而輻射溫度在0.88s時達到極大值732.30℃;對比不同可燃薄片裝填數(shù)量、形狀、單個可燃薄片與輻射云間的關系發(fā)現(xiàn)影響輻射云燃燒及輻射性能的主要因素為煙火藥劑量、可燃薄片數(shù)量及單個可燃薄片燃燒及輻射性能。
【學位單位】:南京理工大學
【學位級別】:博士
【學位年份】:2017
【中圖分類】:TQ567.9
【部分圖文】:

紅外誘餌,煙火藥劑,保護目標,紅外輻射


蹤目標和誘餌的輻射能量中心,由于點源紅外誘餌的輻射能量遠大于被保護目標的輻射逡逑能量,因此隨著目標與誘餌的分離,導引頭會根據(jù)質(zhì)心引導規(guī)律逐漸偏離目標轉(zhuǎn)而跟蹤逡逑點源紅外誘餌,從而實現(xiàn)保護目標的目的[24],如圖1.2,1.3所示。如美國MK系列、MTU逡逑系列,法國Lacroix系列,英國Wallop系列等|2:。荨e义希插义

干擾機理,紅外誘餌彈,學位論文,點源


觀察者視角點源紅外誘餌彈干擾機理

燃燒模型,燃速


O.OS.kKM.o,邋=邋0.38丨33]。Fotea,Callaway等觀察研宄發(fā)現(xiàn)鎂粉顆粒表層在燃燒時會逡逑氧化生成MgO、Mg(OH)2和MgC03,它們會包覆在鎂粉表面阻礙鎂粉進一步反應[34_371。逡逑陳明華等提出了邋MTV的燃燒模型,如圖1.4所示,并指出其燃燒過程為(1)混合物吸逡逑熱;(2)邋PTFE分解生成C2F4等,Mg外層熔化、氣化;(3)熔化、氣化的Mg與PTFE逡逑分解產(chǎn)物反應生成MgF2等;(4)邋Mg與MgF2顆粒被排入氣相區(qū),PTFE充足時Mg在逡逑氣相區(qū)繼續(xù)燃燒,同時下層藥劑重復上述過程;(5)邋PTFE不足時,氣相中Mg與空氣逡逑中氧氣繼續(xù)反應1381。逡逑PTFE邋Mg邋PTFE邋反應生成邐排出逡逑q邋分解邐熔lb邋分解邋MgF2邐MgF:逡逑圖1.4邋MTV的燃燒模型圖逡逑針對MTV的燃燒及福射特性,Kubota、Kuwahara、Cudzilo、Koch等先后提出了逡逑MTV燃速的數(shù)學模型[39_431。Kuwahara,Koch等研究發(fā)現(xiàn)¥(Mg)=30%時,MTV的最大逡逑火焰溫度是2998X:邋(O.IMPa),3210°C邋(IMPa)隨著Mg顆粒尺寸增大,藥劑燃速降低,逡逑而相反的隨著PTFE顆粒尺寸增大,藥劑燃速增大;另外隨著Mg含量的增加藥劑燃速逡逑先增后降

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本文編號:2818839

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