某引信用延期體失效模式分析及改進設計

邱榮劍

（海軍駐晉東南地區軍事代表室，山西太原030027）

某引信用延期體失效模式分析及改進設計

邱榮劍

（海軍駐晉東南地區軍事代表室，山西太原030027）

為了解決某特種彈火藥延期引信因延期體失效導致瞎火質量問題，根據延期體結構特點及作用原理，對影響其正常作用的因素進行了系統分析，根據分析結果提出了改進設計措施并進行試驗驗證，有效解決了該引信延期體失效（瞬燃、燃燒斷火）的質量問題。

引信；瞎火；延期體；失效

某引信配用于特種彈上，屬于火藥延期引信。該引信主要由機械保險機構和火藥延時機構組成，其作用原理為：發射時，發射藥點火，膛內火藥氣體推動彈體運動，在慣性力的作用下，機械保險解除；發射藥高溫高壓燃氣推動彈體運動的同時，點燃延期體中的延期藥，點傳火序列工作，引信正常作用。在部隊使用過程中發現該引信瞎火率偏高，經對瞎火引信拆卸檢查發現，瞎火問題故障為兩種狀態：

一是，產品的保險機構已解除，火焰雷管處于待發狀態，延期體部件的輸出端未作用；

二是，延期體部件的輸出端已作用，但保險機構未回轉，火焰雷管仍處于隔離狀態。

經原因分析和故障排查，瞎火的原因主要是延期體部件作用不可靠（瞬燃或燃燒斷火），在對影響延期體正常作用的因素進行分析的基礎上，提出了改進設計方案并進行試驗驗證，順利解決了該質量問題。

1　導致延期體失效的因素分析

1.1發射膛壓對延期體作用可靠性的影響

延期體中的延期藥通過高溫高壓的發射藥燃氣點燃，這就要求延期體具有抗高膛壓性能。影響延期體抗高膛壓性能的主要是延期體內裝藥的厚度和密度。裝藥量偏少時延期管內的裝藥厚度相對偏低，壓藥壓力較小時裝藥密度則偏低，均會導致延期體裝藥抗高膛壓能力差，易造成延期藥瞬間擊穿或瞬燃。即，延期藥作用時間極短，在保險機構為解除保險前火焰雷管已被點燃作用，造成引信瞎火。

1.2延期管材質對延期體作用可靠性的影響

延期體內的延期藥能否持續燃燒與延期體延期管材質的散熱比有較大關系[1]，延期藥工作環境散熱系數太高、散熱太快，就有可能使得反應熱量不足以維持化學反應導致延期體短火，造成引信瞎火。

1.3延期體中成分配比對延期體作用可靠性的影響

從化學熱力學分析，延期體斷火肯定是延期藥在燃燒過程中，化學反應熱量不足維持化學反應平衡過程需要，造成化學反應終止[2]。反應熱量不足可能是延期體藥劑級間能量傳遞不匹配；也可能是延期藥配方不合理，自身放熱量小，導致化學反應終止。該延期體點燃藥與延期藥之間成分單一，當壓藥層面兩者之間沒有足夠燃燒能量值，使延期藥燃燒過渡層面熱能藥維持熱量偏低，易使壓藥層面或延期藥在燃燒中斷火。因此，延期藥輸出端無法作用，造成引信瞎火。

1.4長期儲存對延期體的影響

延期體裝藥的輸入端或輸出端受潮會影響延期藥的正常作用。因此，延期藥不能可靠點燃或輸出，使延期藥失效造成產品瞎火。

2　改進措施

為解決延期體失效問題，針對失效分析結果，通過采用燃燒產物高強度，燃燒熱高的引燃藥與燃燒后固體殘渣多且堅固的延期藥進行匹配，并輔以混合裝藥工藝以減小藥層之間的界面效應，可有效增強延期點火裝置的抗高溫、高壓性能，并提高其延期精度。改進前后延期體結構圖如圖1所示，具體措施如下：

圖1　延期體改進行前后裝藥結構對比

一是，在引燃藥、延期藥和輸出藥之間增加中間裝藥。中間裝藥的作用是保證裝藥結構中的燃燒效應能一級一級的放大穩定燃燒，并保證其燃燒產物有較高的強度能經受彈丸發射裝藥的高溫、高壓沖擊，在保證延期時間的情況下能可靠的輸出能量。同時考慮到延期管殼的材料為黃銅，其導熱系數約為2.2 J/S·℃，遠大于普通管殼材料不銹鋼的導熱系數0.75 J/S·℃.故選用紅外輻射藥為第一引燃裝藥，其燃燒穩定，爆熱為800 J/g~1 200 J/g，能有效保障能量傳遞，燃燒產物為金屬熔融物，強度高，能經受高溫高壓沖擊[3]。如圖1所示，中間裝藥主要由紅外熱能藥和助燃藥組成，通過增加中間裝藥提高燃燒能量，解決延期藥燃燒中維持傳遞熱能不足造成的斷火問題。

二是，在延期體裝藥的輸入端和輸出端端面增加防潮漆，提高延期體長儲性能。常用的防潮漆的主要有環氧樹脂、縮醛膠、硝基漆、蟲膠漆、硝化纖維素漆等。該延期體改進方案時選用了與藥劑相容性好且可燃性好的硝化纖維素漆。

三是，提高壓藥密度和壓藥高度，增加壓藥強度。改進設計中，為保證延期時間的同時增加延期裝藥量，選用燃燒速度相對較快的延期藥，將延期體壓藥壓力由120 kg增加為2 000 kg，解決高膛壓將延期藥擊穿或瞬燃問題。

3　試驗驗證

對改進后的延期體進行模擬極限條件下（最大點火壓力下和最低點火壓力下）的發火性及作用時間測試，延期體作用可靠、延期時間滿足要求。為驗證改進后引信作用可靠性，進行靶場射擊試驗，引信作用可靠性滿足要求，較好地解決了延期藥失效帶來的引信瞎火的質量問題。

4　結束語

在延期體設計中要注意解決以下幾個問題：

（1）延期管材質盡量使用散熱差的材質，以減少燃燒能量的消耗；也可通過增大燃燒藥面或提高燃燒熱能，以維持延期藥正常燃燒。

（2）采用輸出能量波動不大的點火源，可以減少壓力波動延期藥狀態的影響。

（3）做好壓藥過程中壓藥層與層之間的燃燒匹配關系（能量傳遞關系），保證燃燒層面之間能量傳往下一層使其正常燃燒。

（4）防潮密封漆要充分考慮與接觸藥劑的相容性。

[1]劉敏，楊曉成.利用差示熱法分析延期體斷火原因[J].四川兵工學報，2009，（12）：108-110．

[2]王凱民.軍用火工品設計技術[M].北京:國防工業出版社，2006．

[3]宋薇娜.一種提高延期體高溫高壓條件下延期精度的方法研究[J].煤礦爆破，2013，（2）：22-24.

Failure Modes Analysis and Improved Design of A Fuse’s Delay Element

QIU Rong-jian
（Military Representative Office of the Navy in the Southeast，Taiyuan Shanxi 030027，China）

In order to solve the problem of the quality of the blind due to the delay of the delay of the delay of a certain type of ammunition，according to the structural characteristics and the principle action of the delay element，the factors which influenced the efficacy of the delay element had been analysed，combine with analysis results，corresponding improving design scheme was presented and verified by experiment，effectively solved the delay element failure problem.

fuse；misfire；delay element；ose efficacy

TJ430

A

1672-545X（2016）10-0051-02

2016-07-26

邱榮劍（1980-），男，江西玉山人，工程師，碩士研究生，研究方向：信息化彈藥及引信。