发射装药是身管武器的发射能源,它是决定武器性能的关键因素之一。在当前信息化战争背景下,身管武器发射过程中由发射装药燃烧所产生的燃烧残渣,不仅会降低武器射击精度,增加勤务工作量,同时还易于暴露己方阵地,进而削弱己方战斗力和生存力。揭示燃烧残渣形成机理,研究并掌握消除或抑制燃烧残渣技术,已成为发射装药研究领域亟待解决的关键问题之一。基于此,本论文采用理论研究与实验研究相结合的方式,开展了发射装药中关键元器件,包括发射药、点火体系以及装药附加元件燃烧残渣的形成机制研究。主要研究内容如下：(1)发射装药中发射药燃烧残渣的研究从发射药燃烧化学反应的热力学和动力学角度出发,主要研究发射药配方氧平衡、药粒弧厚分布、冷壁效应(燃烧场环境温度)等三个方面与发射药燃烧残渣形成之间的作用机制。(a)发射药配方氧平衡对燃烧残渣的影响采用最小自由能算法,对发射药燃烧产物进行了理论预估,研究了发射药配方氧平衡与其燃烧生成固态游离碳之间的关系,并结合定容燃烧试验进行了验证。结果表明,发射药燃烧生成游离碳存在一个临界氧平衡值,低于该值,其燃烧产物中会有固态游离碳的生成,并且生成量是随着氧平衡的降低而呈线性增加的；同时,配方氧平衡低于约-57.00%时,发射药燃烧就可能有游离碳的生成。在此基础上,建立了发射药燃烧生成游离碳的临界氧平衡值与硝化甘油含量、硝化纤维素含氮量以及燃烧平衡压力之间的函数关系。(b)发射药弧厚分布对燃烧残渣的影响采用实测量取的方式,统计获取了发射药的药粒弧厚分布特征；并以经典内弹道理论为基础,计算研究了发射药弧厚分布对燃烧残渣形成的影响规律。结果表明,发射药弧厚存在一定的尺寸偏差；弧厚较大的发射药难以在膅内燃尽,将形成燃烧残渣；在发射药弧厚分布规律中,弧厚期望值和偏差都会影响到燃烧残渣的形成,燃烧残渣量会随着弧厚期望值的上升和弧厚偏差的增大而增加。(c)冷壁效应作用下发射药燃烧残渣的形成分别采用喷淋水和铜柱为基体,通过常压和定容燃烧实验,开展了冷壁效应作用下燃烧残渣的形成可能性及特征研究,并利用5.8mm枪射击实验进行了验证；同时,采用直接拉开法对燃烧残渣的附着力进行了表征。结果表明,冷壁效应作用下,发射药的常压燃烧和定容燃烧会形成燃烧残渣,并且燃烧残渣的附着力明显高于原药样品的附着力。这说明在发射过程中,冷壁效应作用下燃烧残渣的形成是可能的,实弹射击实验结果验证了这一点。(2)发射装药中点火体系燃烧残渣的研究采用最小自由能算法,对点火体系中击发药、传火药燃烧残渣进行了理论预估：采用射击实验和常压燃烧试验收集点火体系燃烧残渣,结合扫描电子显微镜-电子能谱法分析,研究了击发药、传火药燃烧残渣形态及其元素组成；在理论计算和实验研究基础上,分析了发射装药中点火体系燃烧残渣的形成规律。结果表明,击发药、传火药配方中的金属元素,经燃烧后形成的无机金属盐类物质是点火体系燃烧残渣的主要组成物；枪点火体系的燃烧残渣主要来源于火帽中的击发药,燃烧残渣量较少；小口径火炮点火体系中,燃烧残渣主要来源于底火装药中的黑火药,燃烧残渣量较多；中大口径火炮的点火体系中,传火药(黑火药)是该类型点火体系燃烧残渣的主要来源,并且武器口径增大,传火药的装药量增加,相应的燃烧残渣量就增加。(3)发射装药中附加元件燃烧残渣的研究采用最小自由能算法,计算研究了护膛剂和消焰剂两种装药附加元件燃烧残渣形成规律,并结合定容燃烧试验进行了验证。结果表明,护膛剂和消焰剂两种装药附加元件会在发射装药燃烧过程中形成燃烧残渣；这两种装药元件中的无机类组成物会直接残留下来或反应生成燃烧残渣；而有机物类(如石蜡、地蜡等)物质,因难以参与燃烧反应,其主体将直接残留下来形成燃烧残渣。