某引信用延期體失效模式分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)

邱榮劍

（海軍駐晉東南地區(qū)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(jìn)設(shè)計(jì)

邱榮劍

（海軍駐晉東南地區(qū)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(dǎo)致瞎火質(zhì)量問題，根據(jù)延期體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及作用原理，對(duì)影響其正常作用的因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析，根據(jù)分析結(jié)果提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)措施并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，有效解決了該引信延期體失效（瞬燃、燃燒斷火）的質(zhì)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(jī)械保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)和火藥延時(shí)機(jī)構(gòu)組成，其作用原理為：發(fā)射時(shí)，發(fā)射藥點(diǎn)火，膛內(nèi)火藥氣體推動(dòng)彈體運(yùn)動(dòng)，在慣性力的作用下，機(jī)械保險(xiǎn)解除；發(fā)射藥高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)彈體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，點(diǎn)燃延期體中的延期藥，點(diǎn)傳火序列工作，引信正常作用。在部隊(duì)使用過程中發(fā)現(xiàn)該引信瞎火率偏高，經(jīng)對(duì)瞎火引信拆卸檢查發(fā)現(xiàn)，瞎火問題故障為兩種狀態(tài)：

一是，產(chǎn)品的保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)已解除，火焰雷管處于待發(fā)狀態(tài)，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(xiǎn)機(jī)構(gòu)未回轉(zhuǎn)，火焰雷管仍處于隔離狀態(tài)。

經(jīng)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(duì)影響延期體正常作用的因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，順利解決了該質(zhì)量問題。

1　導(dǎo)致延期體失效的因素分析

1.1發(fā)射膛壓對(duì)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(fā)射藥燃?xì)恻c(diǎn)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(nèi)裝藥的厚度和密度。裝藥量偏少時(shí)延期管內(nèi)的裝藥厚度相對(duì)偏低，壓藥壓力較小時(shí)裝藥密度則偏低，均會(huì)導(dǎo)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(shí)間極短，在保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)為解除保險(xiǎn)前火焰雷管已被點(diǎn)燃作用，造成引信瞎火。

1.2延期管材質(zhì)對(duì)延期體作用可靠性的影響

延期體內(nèi)的延期藥能否持續(xù)燃燒與延期體延期管材質(zhì)的散熱比有較大關(guān)系[1]，延期藥工作環(huán)境散熱系數(shù)太高、散熱太快，就有可能使得反應(yīng)熱量不足以維持化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致延期體短火，造成引信瞎火。

1.3延期體中成分配比對(duì)延期體作用可靠性的影響

從化學(xué)熱力學(xué)分析，延期體斷火肯定是延期藥在燃燒過程中，化學(xué)反應(yīng)熱量不足維持化學(xué)反應(yīng)平衡過程需要，造成化學(xué)反應(yīng)終止[2]。反應(yīng)熱量不足可能是延期體藥劑級(jí)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(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)終止。該延期體點(diǎn)燃藥與延期藥之間成分單一，當(dāng)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(chǔ)存對(duì)延期體的影響

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

2　改進(jìn)措施

為解決延期體失效問題，針對(duì)失效分析結(jié)果，通過采用燃燒產(chǎn)物高強(qiáng)度，燃燒熱高的引燃藥與燃燒后固體殘?jiān)嗲覉?jiān)固的延期藥進(jìn)行匹配，并輔以混合裝藥工藝以減小藥層之間的界面效應(yīng)，可有效增強(qiáng)延期點(diǎn)火裝置的抗高溫、高壓性能，并提高其延期精度。改進(jìn)前后延期體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，具體措施如下：

圖1　延期體改進(jìn)行前后裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)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(jié)構(gòu)中的燃燒效應(yīng)能一級(jí)一級(jí)的放大穩(wěn)定燃燒，并保證其燃燒產(chǎn)物有較高的強(qiáng)度能經(jīng)受彈丸發(fā)射裝藥的高溫、高壓沖擊，在保證延期時(shí)間的情況下能可靠的輸出能量。同時(shí)考慮到延期管殼的材料為黃銅，其導(dǎo)熱系數(shù)約為2.2 J/S·℃，遠(yuǎn)大于普通管殼材料不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)0.75 J/S·℃.故選用紅外輻射藥為第一引燃裝藥，其燃燒穩(wěn)定，爆熱為800 J/g~1 200 J/g，能有效保障能量傳遞，燃燒產(chǎn)物為金屬熔融物，強(qiáng)度高，能經(jīng)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(chǔ)性能。常用的防潮漆的主要有環(huán)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(jìn)方案時(shí)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(qiáng)度。改進(jìn)設(shè)計(jì)中，為保證延期時(shí)間的同時(shí)增加延期裝藥量，選用燃燒速度相對(duì)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(yàn)驗(yàn)證

對(duì)改進(jìn)后的延期體進(jìn)行模擬極限條件下（最大點(diǎn)火壓力下和最低點(diǎn)火壓力下）的發(fā)火性及作用時(shí)間測試，延期體作用可靠、延期時(shí)間滿足要求。為驗(yàn)證改進(jìn)后引信作用可靠性，進(jìn)行靶場射擊試驗(yàn)，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(zhì)量問題。

4　結(jié)束語

在延期體設(shè)計(jì)中要注意解決以下幾個(gè)問題：

（1）延期管材質(zhì)盡量使用散熱差的材質(zhì)，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(dòng)不大的點(diǎn)火源，可以減少壓力波動(dòng)延期藥狀態(tài)的影響。

（3）做好壓藥過程中壓藥層與層之間的燃燒匹配關(guān)系（能量傳遞關(guān)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(xué)報(bào)，2009，（12）：108-110．

[2]王凱民.軍用火工品設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)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。