森林火灾是频繁发生的自然灾害,对人类社会的生存环境危害极大。在各类森林火灾中,树冠火是森林火灾中危害性最大的。近年来,在森林消防装备领域,以哈尔滨工程大学为主导,对以扑灭树冠火为目标的森林灭火航弹进行了较为全面的研究。森林灭火航弹的关键部件之一是中心爆管。为提高森林灭火航弹的灭火效率,保证灭火航弹存贮、运输、投放的安全性和便利性,本课题对森林灭火航弹二元中心爆管进行了深入研究。本文主要进行了以下几个方面的工作:首先根据二元中心爆管的工作特点、工作需求,确定了二元中心爆管的总体设计方案。考虑到装药类型和爆炸方式,采用了硝酸肼、水合肼二元液体炸药类型;考虑到混合反应室的工作特点,设计了滑阀式和旋转式两种二元中心爆管结构,进行可行性分析;考虑到森林灭火弹对于起爆器材的要求,选择了电点火起爆方式。在此基础上设计了森林灭火航弹结构。其次,将森林灭火航弹系统分为几个部分。其中包括战斗部、伞舱、解脱机构、辅助爆炸结构。根据系统工作原理和功能设计要求,详细设计了各个部分,实现了各个部分的对应功能。优化改进了森林灭火航弹的整体结构。然后,针对二元中心爆管弥散性能问题。采用数值模拟加仿真分析的方法,研究了对二元中心爆管弥散性能产生影响的主要因素,其中包括灭火剂弥散方式、战斗部壳体材料、长径比、比药量。分析结果表明:多点起爆弥散方式、屈服强度小的壳体材料、较大的长径比、合理范围内的比药量,更有利于灭火剂的弥散,可以提高二元中心爆管的弥散性能。最后,对二元中心爆管的灭火效能进行评估。灭火剂在爆炸产生的驱动力作用下进行抛撒,符合粉体爆炸抛撒的一般理论。基于光滑粒子化方法,利用Autodyn分析软件建立动力学模型,对二元中心爆管的爆炸过程进行动力学分析。加载模拟灭火剂粒子的变化过程,通过理论和仿真分析相结合的方式,完成对二元中心爆管灭火效能的评估。本文基于二元中心爆管的工作特点和设计需求,研究了一种新型爆炸弥散灭火剂方式。通过仿真分析,评估了该弥散方式的灭火性能。为优化森林灭火航弹的灭火效率提供了研究方法和理论参考。