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中国科学家3D打印抢支弹药替代品,实现420M/S的子弹射速

2020年7月17日,西安近代化学研究所的研究人员利用SLA技术3D打印出了一种功能性的枪支推进剂。这种火药式的物质是由光聚合物树脂、RDX(一种高爆炸性物质)和其他活性添加剂精心构建的混合物。3D打印推进剂的初步枪支测试已经获得了一些结果,科学家们成功地实现了420m/s的枪口速度。

那么究竟是靠什么原理实现的呢?

高速射弹

枪支推进剂是枪管武器的主要能量来源,也是通常被称为子弹的高速弹丸的驱动力。在过去的黑火药火枪中,子弹离开枪管时的初速通常高达370m/s。在现代步枪中,这个数字可以超过1200m/s,但凡高于70m/s左右的子弹都可以穿透人体皮肤。

目前,提高推进剂的弹道效率和破坏潜力的主要方法是提高燃烧面或燃烧速度。这通常是通过对推进剂进行发泡、涂覆,或将推进剂有选择地分层装入壳体中来实现的。据研究人员介绍,简单地在圆柱形外壳中填充颗粒状推进剂是可行的,但其能量释放效率相当有限。因此,该团队将目光投向了3D打印,看看能否发挥更大的作用。

3D打印喷枪推进剂

实验的第一步是配制推进剂,它由三种主要成分组成。光敏环氧丙烯酸酯被选为核心材料基体,因为这在可卷曲性和粘度之间表现出了极好的平衡。接下来是爆炸性填料,研究人员选择了平均粒径为25微米的细RDX粉末。最后,采用Bu-NENA作为高能增塑剂,在不增加其粘度的情况下,提高了推进剂的整体能量含量。

一旦确认了新配制的炸药的紫外线安全性,该团队就3D打印了一组薄盘,每个直径约40毫米。这些圆盘可以相互叠加,形成一个较长的圆柱体,类似于子弹壳的主体。每层的特点是有蜂窝状结构,有孔,厚度约5毫米。

然后到了压轴的时候--试枪。圆柱形的堆栈被装入30毫米的枪管中,以200克质量的物体充当子弹。在扣动扳机之前,研究小组在枪管中设置了一个高速摄像机和一个内部压力表。烟雾散去后,研究人员计算出的压力指数值相当高,为1.46,枪口速度为420m/s,计划在未来的测试中增加枪膛压力。

更多的研究细节可以在题为《 Fabrication and investigation of 3D-printed gun propellants》的论文中找到。该论文由Weitao Yang, Rui Hu, Lin Zheng, Guanghu Yan, and Wenrong Yan.共同撰写。

炸药和可燃物的3D打印无疑是一个非常小众的领域,但它可能有它的用途。今年早些时候,英国国防科技实验室开始了3D打印爆炸装置的研发工作。该项目有望实现新的爆炸效果,同时降低物流成本。

在其他地方,在澳大利亚,詹姆斯-库克大学的研究人员已经想到了一些不太致命的应用。科学家们正在使用3D打印燃料为混合动力火箭发动机提供动力。该团队最终希望看到他们的燃料被用于低地球轨道卫星任务。

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