一種感應點火裝置的設計與驗證

中國船舶重工集團公司第七一○研究所 張 鵬 雷 陽

本文研究了一型適裝該發射器的感應點火裝置，并進行了試驗驗證。試驗結果表明，實現了BMH-2型滅火發射器對MD-1型點火頭的感應點火功能，滿足了可靠發火電流的指標（可靠發火電流450mA），并充分考慮可靠性、安全性等設計要求，突出兼容性和經濟性。

引言：BMH-2型滅火發射器是一種用于發射滅火彈的肩扛式火箭彈發射器，采取觸點方式點火，使用過程中發現部分滅火彈裝彈卡緊、多次發射后觸點接觸可靠性下降等問題。針對以上問題，本文研究了一型適裝該發射器的感應點火裝置，并進行了試驗驗證。試驗結果表明，實現了BMH-2型滅火發射器對MD-1型點火頭的感應點火功能，滿足了可靠發火電流的指標（可靠發火電流450mA），并充分考慮可靠性、安全性等設計要求，突出兼容性和經濟性。

1.BMH-2型滅火發射器主要技術指標

（1）電源要求：+3.5V～+6.5V；

圖1 感應點火裝置樣機實物圖

（2）長時間作戰能力：持續點火次數＞1000次；

（3）工作溫度范圍：-30℃～50℃；

（4）點火電流：平均電流不小于450mA；

點火持續時間：滿足發火要求的振蕩持續時間大于5ms。

圖2 感應點火裝置構成框圖

2.BMH-2型滅火發射器系統原理（見圖1）

2.1 系統構成框圖

感應點火裝置主要安裝于發射器的尾部和手柄內部腔體中，通過儲能與控制，將干電池的能量調制放大后，輸出給尾座內的初級線圈，進而耦合給滅火彈尾翼上的次級線圈。其構成框圖如圖2所示。

2.2 工作原理

感應點火裝置采用4節AA電池供電，電源控制開關打開時，穩壓電路上電，同時泄放回路斷開。兩組穩壓電路將電池電壓穩壓至+27V、-27V分別輸出給兩個儲能電容，電源指示燈亮。按下點火開關，回路接通，電子開關動作，電容能量激活后端信號發生電路并驅動功率放大器輸出功率信號給振蕩電路，振蕩電路自激將信號進一步放大并輸出至初級線圈（此時測試指示燈亮），初級線圈獲得能量后按照分離式變壓器規律將能量傳遞給次級線圈，次級線圈感應到能量并引爆點火頭負載。點火完畢，關閉電源控制開關，穩壓電路斷電，泄放回路接通，瞬間釋放電容能量，電源指示燈滅。

感應點火以集成功率放大器及LC振蕩電路為核心器件，搭建為其服務的+27V穩壓及儲能電路、-27V穩壓及儲能電路、電源指示及點火開關控制電路、方波信號發生電路、功率放大及振蕩電路、檢測電路等，使得電池有限的輸出功率經電容儲能堆積，電容能量受控并快速釋放，由此獲得滿足點火頭需求的集中的大功率輸出。

3.可靠性設計

設計在選用元器件時采取降額設計，選擇廣泛使用且易于采購的元器件。其中特別重要的點火控制元件V3、V8導通電流按照降額系數0.3，功率放大器輸入電壓降額系數0.8。該裝置經過充放電試驗、持續點火試驗、實彈飛行試驗等試驗驗證，點火功能無異常，點火頭均正常起爆。

（1）充放電試驗

試驗主要使用示波器觀察常溫下儲能電容的充電時間和電源開關斷開后電容的放電時間。經過實際測試充放電時間均小于200ms，滿足使用要求。

（2）持續點火試驗

常溫環境下，試驗樣機裝入4節全新AA南孚聚能環電池，空載時電池兩端電壓為6.451V，打開電源開關后，電池兩端電壓為6.353V。將連接模擬負載的尾翼裝入發射器尾部，模擬森林消防人員實戰操作，開啟電源開關，扣下扳機，觀察示波器儲能電容充電和初級線圈輸出波形，均正常，之后關閉發射器電源。重復以上動作1000次，每次監視結果均正常。

（3）實彈飛行試驗

按照樣機狀態更換滅火彈尾翼，實彈射擊4枚，正常發射。

4.安全性設計

（1）設計中采用安全系數較高的干電池或者鎳氫電池作為電源。

（2）點火功能實現以儲能電容充電并快速釋放能量為條件。通過人為設置短路電氣連接點，并進行試驗，分析結果如下，使滅火彈意外發火需要同時具備三個條件：其一，電源控制開關故障使得電池加電端子不受控，意外接通；其二，電源控制開關故障使得電容放電端子不受控，開關關閉時不能泄放電容能量；其三，點火開關出現故障的時刻在滅火彈裝入膛內后至滅火彈發射前這一時間段。由此，進一步保證了設計的安全性。

（3）當儲能電容有電時，電源指示燈亮，反之，燈不亮。當功率放大器有輸出時，測試指示燈亮，反之，燈不亮。所以電源指示燈和測試指示燈也可以指示安全狀態。

5.環境適應性設計

設計盡量選用具有工業溫度范圍（-40℃-85℃）的元器件，在元器件層面保證其環境適應性。儲能電容容量和干電池供電能力會隨溫度下降而下降，設計時選用較大儲能電容留出充足的余量保證低溫下的點火。

試驗結論：實際使用中的環境溫度對于電池的供電能力和器件的參數漂移有少許影響，但不影響點火功能的實現。試驗各溫度條件下點火的功能均正常，系統工作溫度滿足指標要求。

6.電磁兼容性設計

電路布局布線充分考慮走線和接地使得電路電磁兼容性更好，同時感應點火方式本身也具備一定的抗干擾能力。

樣機完成電磁兼容及靜電感度試驗。電磁兼容按照GJB151A-1997標準陸軍地面限值完成RS101、RS103。靜電感度試驗按照GB/T17626.2-2006標準等級4要求完成。

靜電感度試驗中，接觸放電電壓±8kV，空氣放電電壓±15kV。放電部位：樣機的次級線圈。放電次數：每項10次。試驗過程中點火頭安全未起爆。

7.結束語

試驗結論：實際使用中的電磁環境的變化和靜電的存在不會致使滅火彈意外發火；電磁環境的變化不影響系統的點火功能的實現。