引言

防暴弹药是武警部队处突维稳、反恐作战中的必备装备，对维护社会治安及保护群众的生命财产发挥了不可替代的作用[1-3]。某型枪射催泪弹刺激效果显著、迅速，并且发射准确率高，因而在执行任务中是诸多防暴弹中出勤率最高的弹种。对于防暴弹药来讲，从生产、储存到使用、退役、报废和销毁的全寿命过程中，储存是时间最长的一个环节，一般该类弹药的储存期为5 a，为了考察弹药在保质期内使用时的安全性，对储存弹药的可靠性进行评价至关重要。

近年来，随着计算技术的发展，诸多学者[2-8]采用数学建模的方法对弹药的可靠性进行评价，虽说所得参数能够对相应工作提供一定的指导，但该类方法理论性太强，与实际情况之间存在较大误差。

为了完善评估理论，提高评价的准确性、科学性和可操作性，本文中，以储存时间满5 a的弹药为样本，在分析其发射药组分含量变化的基础上，对催泪主装药的组分含量、各组分的分散情况、安定性以及药剂与接触包装材料之间的相容性进行测试和深入研究，为弹药的可靠安全使用提供理论依据和技术支撑。

1 试验部分

1.1 主要试验仪器和原材料

试验仪器:电子天平，JM-B2003，慈溪红钻衡器设备有限公司；精密增力电动搅拌器，JJ-1，上海浦东物理光学仪器厂；扫描电子显微镜，Evo-50，德国Carl Zeiss公司生产；差示扫描量热仪，DSC204F1，美国耐驰公司生产；气相色谱仪，GC6891N，北京恒通瑞利仪器有限公司。

礼者，人道之极也。然而不法礼，不足礼，谓之无方之民；法礼足礼，谓之有方之士。礼之中焉能思索，谓之能虑；礼之中焉能勿易，谓之能固。能虑能固，加好者焉，斯圣人矣。故天者，高之极也；地者，下之极也；无穷者，广之极也；圣人者，道之极也。故学者固学为圣人也，非特学无方之民也。(《礼论》)

主要试验材料:某型枪射催泪弹，武警工程大学装备器材研制中心提供；丙酮，分析纯，西安化学试剂厂；去离子水，实验室自制，沸煮20 min后静置备用；碘标准滴定溶液，0.1 mol/L，深圳市福海化玻仪器有限公司；酚酞指示剂，广州万从化工有限公司；无水亚硫酸钠，分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 发射药(黑火药)组分含量测试[9-11]

1.2.4 主装药安定性和相容性测试

硝酸钾含量测定:用一定量的去离子水溶解质量为m3的干燥试样并静置10 min；通过抽滤的方式进行分离；而后将滤纸上的残留物在(105±2)℃下烘干2 h，自然降至室温时称量得m4。硝酸钾质量分数w2＝(m3-m4)/m3×100%。

硫磺含量的测定:黑火药中的硫磺与亚硫酸钠作用生成硫代硫酸钠，以碘标准滴定溶液滴定，由其消耗量换算出黑火药中硫磺的质量分数w3，具体操作参照GJB1047—2004[9]。

反应方程式如式(1)、式(2):

木炭质量分数w4＝1-w2-w3。

2.5 环境温度对按蚊吸血影响 环境温度从21℃上升至39℃期间，按蚊的吸血率从53.8%下降到30.1%。其中，环境温度达到27℃及以上时，按蚊的吸血率趋于稳定并维持在30%左右，见图4。

1.2.2 主装药组分含量测试

图2分别为防暴弹药原主装药和储存5 a后在放大200倍和500倍时的微观分散照片。将图片比较发现，储存后主装药剂各组分分散状况较好，整个体系均匀一致，既没有出现明显的凝聚，也未呈现出显著的皲裂现象。这可以间接说明主装药剂各组分之间具有较理想的相容性，是防暴弹药在储存期内能够安全使用的保障。

某型枪射催泪弹的主装药主要由氧化剂、可燃剂、催泪剂和黏合剂等组成。通过理化分析，各自含量采用溶剂分离和气相色谱相结合的方法进行。

摄影师高志明常常闲得发慌。整个上午，春风照相馆里没有一个来照相的顾客，午间，高志明跟搭班的同事打声招呼，跨上自行车在街上闲逛。

为了观察主装药各组分在体系中的分散情况，采用Carl Zeiss公司的Evo-50型扫描电镜(SEM)对试样的表面形貌进行表征。

水分含量测定:质量为m1的试样在(100±2)℃下烘干30 min，而后自然降至室温后称量得m2。水分质量分数w1＝(m1-m2)/m1×100%。

采用德国耐驰公司生产的DSC204F1测试仪在室温至590℃的温度范围内，对试样的安定性以及主装药与包装材料间的相容性分别进行测试，全程在氮气保护下进行，具体操作参照GJB5891.17—2006[12]实施。

2 结果与讨论

2.1 发射药(黑火药)组分变化

黑火药作为某型枪射催泪弹的发射药，经过长期储存后，各组分的含量变化对其性能有较大影响，在一定程度上直接决定着弹药的发射性能，如出现燃速下降、迟弹或近弹等现象。

某型枪射催泪弹经5 a储存后的发射药各组分含量与原始试样含量测试结果如表1所示。经过比较能够发现:体系中的各组分最终含量(质量分数)虽有变化，但浮动幅度极为微小，均分布在0.4%～0.9%这一范围，这是各组分分子在较长时间内扩散保持动态平衡的结果，符合标准要求。测试结果表明，该防暴弹药结构设计合理，经过常规储存能够满足作战需求。

在开发房地产之前，必须要考虑好供求关系，这对于房价、成本计算以及开发时间和房屋的数量等起到了重要的价值，也可以促进房地产行业的发展。可以促进城市的建设，在规划当中，还需要控制风险来让规划变得更具有可行性。

表1 黑火药各组分的质量分数 Tab.1 Composition mass fraction of black powder%

组分标准要求储存时间0 5 a结果判定水≤1.00.680.66合格硝酸钾75.0±1.075.1074.60合格硫磺10.0±1.010.209.80合格木炭15.0±1.014.7015.60合格

2.2 主装药组分变化

主装药是防暴弹药的重要组成部分，决定着防暴弹药能够达到的作战效果和作战目的。因此，其组分含量的变化是考察弹药作战可靠性的关键指标之一。某型枪射催泪弹的主装药组分原始配方及经储存后的组分含量见表2。

由所测数据可知，作为基本组分的氧化剂和可燃剂，经5 a储存后，其质量分数分别为30.6%和27.9%；具有主要战斗作用的催泪剂的质量分数为20.7%；另外，功能添加剂与黏结剂的质量分数分别为12.7%和8.1%。以上数据较原始配方略有偏差，变化幅度最大为0.7%，但从整体含量分布分析，误差均在标准要求之内。这说明主装药具有极好的稳定性，是使用过程中发挥正常战术作用的前提和基础。

1.2.3 主装药组分分布

表2 主装药剂组分的质量分数 Tab.2 Composition mass fraction of the main charge%

项目标准要求储存时间0 5 a结果判定氧化剂30.0±1.030.330.6合格可燃剂28.0±1.028.627.9合格催泪剂20.0±1.020.420.7合格消焰剂13.0±1.012.312.7合格黏结剂9.0±1.08.48.1合格

2.3 主装药组分安定性测试分析

安定性是烟火药抵抗缓慢分解能力的一个量度，也是反映烟火药在储存中分解难易程度的指标之一。在还没有达到引起烟火药燃烧、爆炸的必备条件以前，事实上药剂已有缓慢的分解和相互反应，只是由于这些分解或化学反应速度很慢，因而在一般温度、湿度条件下，用肉眼暂时观察不到。但在较长时间的储存中，这种缓慢反应的效果就会积累起来，从而影响产品质量，例如影响点火的安全性、可靠性以及最终的烟火效果，甚至还会产生自燃自爆等现象，造成生命财产的损失；因此，烟火药的安定性问题在防暴弹药全寿命过程中非常重要。

试验在氮气保护下进行，于10℃/min的升温速率下，对标准试样和经过储存5 a的主装药安定性能进行测试，具体DSC曲线如图1所示。

图1 储存5 a主装药与标准试样的DSC曲线 Fig.1 DSC curves of five-year stored main charge and the standard sample

从图1可以非常清晰地看出，标准试样的DSC曲线在93.24℃和196.20℃附近分别出现明显的熔融吸收峰和分解放热峰；而经过5 a储存后的主装药的熔融吸收峰和分解放热峰都较标准试样略有移动，分别出现在92.88℃和194.21℃附近。将两组峰值进行比较可得，峰值对应的温度分别相差0.36℃和1.99℃，二者均小于2℃，这说明主装药的原始组分配方设计科学，在5 a的储存过程中具有较好的安定性能。

2.4 主装药各组分SEM分析

原始主装药及储存5 a后各组分在体系中的分散情况如图2所示。

1.2 方法 使用美国 GE Voluson730、E8、E9、E10彩色超声诊断仪，首先对胎儿进行系统的产前超声筛查，心脏部分观察四腔心切面是否有冠状静脉窦扩张，向上平移探头显示三血管气管切面（3VT），在肺动脉左侧是否有异常血管存在。随后向左侧及头侧稍稍偏移探头，主动脉弓三分支前方，观察是否有一条斜行的静脉血管（即左无名静脉）存在，汇入右侧上腔静脉；同时加上CDE（彩色多普勒能量技术）。

6种甘草酸盐乳膏中甘草酸的体外经皮渗透特性比较…………………………………………………… 涂碎萍等（9）：1205

图6中可以看出，当泊松比和长径比较小时，相对压强保持相对平稳，仅在较小范围内增大；当泊松比和长径比增大到一定程度后，随着泊松比和长径比的增大，相对压强急剧增大。表明模孔结构能显著影响挤压制粒成型所需的挤出力，进而影响制粒能耗和设备的使用寿命。随着模孔长径比的增加所需的挤出压强呈指数形式增长，长径比过大将显著提高制粒能耗，反之长径比过小又可能导致制粒条件不满足，颗粒无法成型。因此，根据物料特性选择合适的环模结构尺寸是确保满足制粒成型条件的同时有效降低制粒能耗的重要途径。

2.5 相容性测试分析

2.5.2 主装药剂与铝混合后的DSC测试

考察的防暴弹药所用材质中，铝和钢的活泼性最大，在外界环境条件的变化下最容易发生质量变化，对主装药的性能影响也最大。

因此，采用DSC法分别对主装药与所接触的铝和钢之间的相容性进行测试和研究分析。

2.5.1 升温速率对主装药剂DSC峰值温度的影响

储存5 a的某型枪射催泪弹主装药剂在不同升温速率情况下的DSC情况如图3所示。

分析研究可知，低水头水闸消能效果一般都不很理想，消能率低，闸后水流流速仍然较大，对下游河床及两岸容易形成冲刷，必须采取一定的工程措施才能达到良好的消能效果。通过对普通（单一）消力池、普通（单一）消力池和辅助消能工、复式消力池的消能分析研究，得出如下结论：

图2 主装药储存前后各组分的SEM图 Fig.2 SEM images of unstored and stored main charge

图3 升温速率对主装药放热峰温度的影响 Fig.3 Effect of heating rate on exothermic peak of the main charge

表3 主装药在不同升温速率下的放热峰温度 Tab.3 Peak temperatures of the main charge at different heating rates

升温速率/(℃·min-1)吸热峰温度/℃放热峰温度/℃5 92.02186.62 1092.88194.21 1596.95197.65 2097.32202.46

由图3可以看出，曲线在100℃和200℃附近有明显的熔融吸热峰和分解放热峰(详见表3)，且两组峰值出现的温度呈现规律性变化，即随测试时升温速率的增加而升高。这可能是由于组成该测试主装药的固体试剂属于晶体，而晶格是组成晶体的基本单元，在正常的室温下晶格仅发生轻微的振动，受热后晶格的振幅会加大并发生松弛，随着温度的进一步升高，晶格振动的幅度将会进一步增大，甚至会失去晶格相互之间的束缚能力(保持固体的能力)发生熔融。研究表明，晶格在受热后发生松弛时会有滞后效应，若升温速率较低时，晶格发生松弛时所吸收的能量能够跟得上温度的变化；当温度升高的速率加快后，提供给晶格发生松弛的时间就不充裕，晶格就没有足够的时间来吸收温度升高所提供的能量；因而，升温速率越快，晶格吸收能量的时间间隔就越短，晶格在某一温度下应该达到的松弛程度就越低，故晶体吸热熔融时应该达到的松弛程度就会需要更高的温度。因此，DSC曲线中吸收峰出现的温度随升温速率的加快而升高。相应地，晶体的分解温度随着升温速率的提高同样存在滞后现象，同样随升温速率单调递增[13-16]。

相容性又称反应性，是指两种及以上的物质相互接触组成混合体后，反应能力与单一体系相比的变化程度；若反应能力没改变或改变很少，则混合体系相容；若反应能力明显增加则不相容，在一定条件下会引发体系性能的根本变化，例如发烟剂的产气量和可燃性变化等。因而，相容性是用来评价烟火药剂长期储存安全性与使用可靠性的一项极为重要的性能指标[13]。

图4是某型枪射催泪弹主装药与铝混和后，在各个升温速率下的DSC曲线。从该组曲线依然可以清楚看出，混和后试样的放热峰温度仍然随升温速率的加快而单调递增。这说明金属铝的加入对原主装药剂晶体结构在升温时发生松弛熔融直至分解的机理没有显著的影响。

但是，金属铝与主装药混合后在不同升温速率下的放热峰温度较混合前有所升高，如表4所示。其中，以10℃/min升温速率升温时，混合样放热峰温度变化幅度最大，为1.97℃(详见表4)，依据GJB5891.17—2006有关相容性的判定标准，由于试样混合前、后在不同升温速率升温时放热峰温度的最大变化幅度小于2℃，故判定储存5 a后某型枪射催泪弹主装药与金属铝之间具有较好的相容性[12，15]。

2.5.3 主装药剂与钢混合后的DSC测试

图4 主装药/铝的DSC曲线 Fig.4 DSC curves of the main charge/Al

表4 主装药/铝混合前后在不同升温速率下的放热峰温度 Tab.4 Exothermic peak temperature of the main charge and Al before or after their mixture at different heating rates

升温速率/(℃·min-1)峰温/℃纯主装药剂铝＋主装药剂温度变化/℃5 186.62186.970.35 10194.21196.181.97 15197.65199.271.62 20202.46204.151.69

本试验中考察的某型枪射催泪弹弹壳材质采用的是钢，其主装药剂与钢进行混和后在各个升温速率下的DSC曲线如图5所示。

从图5曲线可以看出，主装药体系与钢混和后，试样在受热过程中有明显的放热峰出现，并且放热峰对应的温度随升温速率的增加而增加，该现象与纯主装药剂放热峰温度在不同升温速率时的变化趋势一致。这同样表明原主装药剂的晶体结构未因钢的加入而受到显著影响。

图5 主装药/钢的DSC曲线 Fig.5 DSC curves of the main charges/steel

从表5中的结果能够清楚看出，虽然放热峰的温度随升温速率变化的情况跟主装药相同，但是在各个升温速率下混合样放热峰温度较混合前单独体系都略有移动。当测试时的升温速率为10℃/min时，混合样放热峰温度变化最明显，后移了1.85℃，但小于2℃。依据GJB5891.17—2006有关相容性的判定标准判定，储存5 a后某型枪射催泪弹主装药与钢之间的相容性较好[12，16]。

表5 主装药/钢混合前后在不同升温速率下的放热峰温度 Tab.5 Exothermic peak temperature of the main charge and steel before or after their mixture at different heating rates

升温速率/(℃·min-1)峰温/℃纯主装药剂钢＋主装药剂温度变化/℃5 186.62187.050.43 10194.21196.061.85 15197.65198.360.71 20202.46203.110.65

3 结论

以储存满5 a的某型枪射催泪弹为样本，对其在使用期内的可靠性和安全性进行研究，所得结论如下:

15) pyamid ['pɪrəmɪd] n.金字塔16) casino [kə'si:nəʊ] n.赌场；俱乐部

（2）螺旋消音管件在立式排水应用中可以形成效果明显的螺旋状态流动，使水流是沿着管道内壁流下，从而管道中间为空心具备了作为伸顶通气管的功能，省去了高层专用通气管，节约投资及成本。

1)由发射药样本组分含量测试结果得知:硝酸钾、硫磺、木炭及水分的质量分数虽有浮动，但变化幅度极小，处于标准允许范围。

2)主装药组分的质量分数测试及SEM图片研究表明:主装药经过5 a储存后，各组分含量变化在要求范围之内，且在体系中分散均匀、没有明显的聚集和皲裂现象，这与安定性测试结果一致。

式(2)中的相互作用参数αij对于DPD模拟至关重要.根据著名的Flory-Huggins理论[30]可以表示为

3)主装药分别与铝和钢混合后的DSC曲线跟标准试样比较得:两组曲线放热峰温度随测试升温速率变化的趋势相同，这主要是由于滞后效应所致；放热峰温度变化幅度均小于2℃，最大分别为1.97℃和1.85℃，故主装药与所接触的包装材料之间具有较好的相容性。

综上所述，某型枪射催泪弹在使用年限内具有极好的安全可靠性，能够确保作战时应有战术效能的发挥。

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