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1、-范文最新推荐- 强光致盲药剂设计及发光特征研究 摘要强光致盲药剂属于非致命武器。非致命武器既可以军用，又可以警用。非致命武器可以用来反人员，反器材，反作战能。因此，其受到世界各国的重视。同时，光弹具有体积小、重量轻、成本低、使用方便等优点，所以，闪光弹药的研制与发展成为现代软杀伤武器中受人瞩目的焦点之一。本文在广泛调研和系统综述现有资料的基础上，针对国内外强闪光药剂在应用过程中发现的不足，进行了强光致盲药剂配方的优化设计。本论文首先按照烟火药材料的基本组成，在遵循氧平衡的基础上，初步设计了一系列的配方；其次，根据强光致盲药剂应有的基本性能，综合考虑了强光致盲药剂的光强，安全安定等性能，对设计
2、的系列配方进行了筛选、改进和优化，确定了具有潜在应用价值的强光致盲药剂的配方。9377本论文还对强光致盲药剂的光强，燃烧温度，火焰面积等性能进行了系统的表征和变化规律的研究，在分析大量实验数据的基础上，总结得到了关于此类强光致盲药剂的性能特征和变化规律。关键词：烟火药剂强光致盲配方设计光强 毕业设计论文外文摘要TitleThe design of strong light potion and the research of shine featuresAbstractBlinding light chemicals belongs to non-lethal weapons. Non-let
3、hal weapons can be used by both military and police. Non-lethal weapon can be used to anti-personnel , anti-materiel ,anti-war. Non-lethal weapons can make people disability, and reduce the damage to personnel better.therefore, it received the attention by the world countries. At the same time, ligh
4、t bomb has small size, light weight, low cost, easy to use and so on, so Flash ammunition research and development become the focus of peoples attention in the modern soft kill weapons. 3.强光致盲药剂设计实验研究73.1样品制备73.1.1制药工艺73.2实验仪器与测试方法83.3强光致盲药剂配方的初步确定103.3.1原材料的介绍103.4基础配方的光强实验研究133.4.1氧化剂不同对发光强度的影响133
5、.4.2可燃剂不同对发光强度的影响143.4.3添加剂不同对发光性能的影响153.5强光致盲药剂特征规律研究163.6优化配方的确定及实验研究173.6.1药剂配方氧平衡实验研究173.6.2不同氧差药剂对发光性能影响173.6.3药剂氧差变化对燃烧温度和火焰面积的影响规律183.7正交实验方案设计及实验研究19结论26致谢27参考文献28附录A301 前言1.1强光致盲药剂研究背景强光致盲技术是新近发展起来的软杀伤技术，强闪光弹主要是利用强光、声响和冲击波超压来实施对敌方人员的软杀伤，其特点是声、光、超压兼备。其作用主要表现为两个方面：一是伤害敌方人员的眼睛，使其瞬时失明，从而失去战斗力，而
6、又不会造成不可恢复性的病变，击退或暂时限制敌方人员的行动能力；二是干扰光电传感器，在超过光点传感器阈值的强辐射作用下，使其不能正常工作，失去预期的探测、瞄准等功能，使具有这些装置的光电器材暂时或永久的失效，阻止、延迟、预防或应对敌方行动。强光致盲弹药具有成本低、体积小、重量轻、使用方便、效费比高、光谱范围宽、多向辐射等优点，可以由火箭运载、火炮发射、飞机投掷到目标附近的区域爆炸发光，因此受到越来越多国家的关注和重视。从人道主义出发，强闪光弹爆炸燃烧产生的强闪光和冲击波超压对人员不会造成永久性的伤害，它能够起到威慑作用，给敌人造成严重的心理压力，失去或削弱战斗力，大大降低其执行任务的质量，并且，
7、还能够最大限度减少无辜群众的伤亡，避免造成战后严重的社会负担，尽量减少军事冲突后的重建成本2。 （4）在配方的基础上，对强光致盲药剂进行性能测试研究，综合考虑发光强度和安全等因素，优化出药剂配方；（5）研究药剂配方和装药对发光特征的特征规律；2.强光致盲药剂研究基础理论与设计原则2.1强光致盲药剂发光机理强光致盲弹药燃烧时高温下固体和液体的游离电子发生扰动, 且随温度不同处于不同能级, 能够辐射出不同波长的光, 所以称为连续光谱。此连续光谱可视为灰体辐射。强光致盲弹药爆燃产生的火团近似为球形, 强光致盲弹药爆燃闪光辐射模型可作如下假设:爆燃火团的表面辐射近似为灰体辐射, 表面发射率&epsil
8、on;对于某种特定产物体系来说为小于1的常数 火药爆燃火团为均匀发光体, 球体表面与内部温度一致, 辐射来自于火团表面; 燃烧反应产物中的气相物质均视为理想气体; 发光火球表面为余弦辐射体; 忽略火团内部辐射粒子对火团辐射的贡献及大气传输中辐射能量的衰减14。根据P lank定律和假设, 强光致盲弹药产生的连续光谱在某一波段辐射出射度为:式中, M为烟火药燃烧火焰连续光谱单色辐出度;ε0 为烟火药火焰中连续光谱的发射率 h 为普朗克常数; c为光速; λ为波长; T 为燃烧火球表面温度;C1 为第一辐射常数; C2 为第二辐射常数。对其波长从0到∞ 积
9、分得:利用λ = C2 /xT 及dλ = - C2 dx /Tx2 进行变量转换, 得到灰体辐射的斯蒂芬-玻尔兹曼公式:由辐出度定义可得出火球的辐射强度公式：根据辐射强度定义 得闪光火球的辐射强度公式：上式表明：闪光火球的辐射强度与火球表面温度的四次方、火球半径的平方和灰体发射率 成正比，这也为强光致盲弹药配方设计提供了依据。 2.3.1配方设计研究技术途径分析强光致盲弹药配方有两个基本要求：一是有足够强的光辐射能力；二是要有合适的感度，保证运输、使用和勤务管理等过程中的安全。其中前者要求选择合适的反应体系，是设计中的重点。后者可在反应体系确定后，通过加入粘合剂和
10、添加剂来保证。在组成上，强光致盲药剂主要由氧化剂、还原剂组成，为了确保强闪光药剂有足够的光辐射能力，在氧化剂和还原剂的选择上应遵循以下几个规律：（1）燃烧温度强光致盲药剂的发光强度是随着燃烧温度升高而显著的增大。因为强闪光药剂的发光辐射属于热辐射。由热辐射定律（斯蒂芬-玻尔兹曼定律）可知，辐射能与温度的四次方成正比。强光致盲药剂的燃烧温度是与其反应热及生成热的热容相关。为此，选用燃烧热热值大的可燃剂和生成热热值小的氧化剂配制强闪光药剂是提高其燃烧温度有效的技术途径。（2）火焰中气-固-液占有量强闪光药剂的发光强度与其燃烧火焰中气-固-液占有量密切相关。没有气体生成则没有火焰出现。但是，若火焰内
11、气体生成量较大时，会加快火焰冷却，使发光强度降低。火焰中气体占有量以占有药剂质量的15%25%为佳。强闪光药剂中需要有大量的固体粒子和液体粒子，它们的占有量增多，有利于发光强度的提高。此外，火焰中固体微粒愈小时，愈有利于发光性能的提高。（3）原材料的粒度强闪光药剂各组分的粒度（特别是氧化剂和可燃剂的粒度）对发光强度和燃烧速度影响很大。组成强闪光药剂各组分的颗粒愈小，比表面愈大，则燃速愈快，发光强度愈高。可燃剂颗粒比表面大时，则与氧化剂的接触面大，反应性好，因此燃烧速度快，发光强度高。 （2）还原剂的选择还原剂是燃烧时产生强光效应的燃料，选择时要根据以下原则：A.具有尽可能高的燃烧热值；B.其燃
12、烧生成物为高熔点和高沸点物质，以促使火焰中占有更多的固体或液体的灼热微粒。C.与氧化剂物化的相容性好；D.吸湿性小，有利于长期贮存；E.原材料易得。具有较大燃烧热热值的可燃剂有：Be、Al、B、Li、H、Mg、Ca、Si、Ti、V、P、C、Zn。由于H是气体，P在空气中燃烧温度不超过1500，C发光效率低，Be价格贵，V热效应低，B、Zn机械敏感度高且发光效率也不理想，Li、Ca腐蚀性大，Si燃烧缓慢，所以工程应用上实际选用的是Al或者是合金作可燃剂。（3）粘合剂的选择使用粘合剂的主要目的在于使药剂具有足够的机械强度和机械尺寸，降低药剂的感度，改善药剂的安定性，同时提供可燃和氧化性元素。选择原
13、则如下：A.粘合力强，抗老化性能好；B.便于药剂制品的成型加工；C.能改善药剂的化学安定性；D.与药剂其他组分的相容性较好。常用的粘合剂有环氧树脂、酚醛树脂、橡胶、纤维素类等。本文所选取的粘合剂是酚醛树脂。3.强光致盲药剂设计实验研究3.1样品制备3.1.1制药工艺制药工艺，如下表所示：图3.1.1.1制药工艺流程图药剂的准备将实验所需试剂预干燥后，放入研钵中进行研磨，由于这次所用的原材料都是粉末状，只需简单的研磨就可将其粉碎。待研至所需粒度后进行过筛，所用氧化剂都需过90目的分样筛。混药按照配方称取相应重量的药剂，为保证安全，药品配制总量一般不得超过20.00g范围。混药采用手工混制，所使用
14、工具有牛角勺、刷子、筛子等。 仪器型号及主要参数设置本设计采用的红外热像仪的型号是美国Flir公司SC7000红外热像仪图3.2.3美国Flir公司SC7000红外热像仪其主要参数设置如下表3.2.1表3.2.1测量的仪器参数设置参数参数设置像素分辨率光谱响应波段扫描帧率温度分辨率镜头320×240像素；7.79.3µm；25400Hz；<20mK；25mm或100mm3.3强光致盲药剂配方的初步确定根据氧化剂，还原剂以及一些添加剂的基本要求，还有配方组分的要求以及氧平衡的需要，氧化剂选择为高氯酸钾、硝酸钡、硝酸钠。还原剂选择为铝粉、镁铝合金、镁粉。粘结剂为酚醛树脂，添加剂为硫、聚四氟乙烯。3.3.1原材料的介绍1.高氯酸钾高氯酸钾，白色粉末或无色斜方晶系结晶体。密度2.52g/cm3。熔点610。分解温度400。微溶于水，难溶于乙醇，不溶于醚。高氯酸钾是强氧化剂，与碳、硫、磷及有机物混合，受碰撞和摩擦易产生燃烧和爆炸。当有氯化钾、溴化钾、铜、铁等存在时，分解反应会加速进行。性质较氯酸钾稳定，在熔点时，会分解为氯化钾与氧气。
