一種導彈安全和解除保險機構烤燃試驗特性研究

◎海軍裝備部 黃鳳軍

◎淮海工業集團有限公司 劉小鋒 崔海斌 張靜靜

一、引言

在制導彈藥中，一般將常規意義上的引信根據產品特點分為兩部分研究，一是引信，主要功能是用來探測、接收和信號處理；二是安全和解除保險機構，主要功能是保證導彈戰斗部勤務處理安全，最小攻擊距離前可靠解除保險，在引信控制下起爆導彈戰斗部。

彈藥引信是利用環境信息、目標信息或按照預先設定的條件，在保證彈藥平時和發射時安全的前提下，對彈藥實施起爆控制的裝置。其功能有三個：1）在引信生產、裝配、運輸、儲存、裝填、發射以及發射后的彈道起始段上，不能提前作用，以確保我方人員的安全；2）感受目標的信息并加以處理，確定戰斗部相對目標的最佳起爆位置；3）向戰斗部輸出足夠的起爆能量，完全地引爆戰斗部。第一個功能主要由引信的安全系統來完成；第二個功能由引信的發火控制系統來完成；第三個功能由爆炸序列來完成。這里所說的安全和解除保險機構包含了引信的第一個和第三個功能。

熱環境在彈藥壽命周期內普遍存在，彈藥自身遭遇意外攻擊而引發爆炸或相鄰燃料起火即可產生高溫環境。研究彈藥在火燒條件下的熱響應情況，對降低因意外事故而造成經濟損失或人員傷亡的概率具有重要意義。烤燃試驗是研究彈藥熱響應情況的重要方法，在不敏感彈藥技術的六項基本試驗當中，烤燃試驗占了其中兩項，快烤試驗和慢烤試驗。但是目前的各種試驗研究更多的關注在炸藥、發射藥和彈體，很少涉及引信。引信作為彈藥系統的安全和起爆裝置，其裝藥的敏感性遠高于彈藥中的戰斗部、發動機裝藥，在高溫環境下引信更易被點燃，從而引爆戰斗部引發事故，因此研究其在高溫環境下反應情況對于提高彈藥安全性具有重要意義［1］。本文主要針對一種安全和解除保險機構（以下簡稱“安保機構”）快烤和慢烤進行試驗研究，對其試驗方法和試驗結果進行分析評價，旨在為同類產品的烤燃特性研究提供參考。

一、安保機構結構組成分析

產品的熱響應特性主要受試驗件的材料、結構布局、隔熱設計、爆炸元件等因素影響。

本文研究的安保機構主要由殼體、兩級保險機構、隔爆機構、爆炸序列等組成。

材料特性：外殼為鋁件，單側壁厚3mm，其余部分的材料主要為鋼件和銅件。隔爆滑塊在安全狀態隔離爆炸序列，材料特性影響隔爆安全性和作用可靠性，選用45號鋼。具體參數見表1。

表1 所用材料性能參數

火工品分析：爆炸序列由引爆雷管、傳爆雷管、導爆管和用擴爆管組成，具體參數見表2。引爆雷管把引信傳來的電能變成爆炸能，并由爆炸序列逐級放大，最后起爆戰斗部。

表2 火工品種類

二、試驗設計

（一）快烤試驗設計

1、試驗方法及原理

用一發安保機構置于燃料火燒環境中，直至其裝藥發生反應或達到規定的燒烤時間，依據安保機構試件的反應情況（殼體破裂程度、沖擊波超壓、驗證板孔洞、剩余炸藥殘骸、影像和聲音等）信息，判定安保機構試件的反應等級，評估被試導彈安保機構的快烤特性。

2、試驗裝置

由安保機構試件、油池、燃油、支架、點火包等組成。

安保機構試件：符合彈藥產品標準的安保機構。

油池：尺寸可根據安保機構試件的尺寸確定，一般采用直徑φ1m的油池，油池圍沿超出油面的高度應不大于100mm。

燃油：一般選用航空煤油；

支架及限位裝置：安保機構試件可選用懸掛方式或支撐網架方式安裝固定。

點火包：將電點火頭置于一個小型火藥包中制成點火包，在油池燃油表面放置浸入汽油的易燃棉花包，將點火包放在棉花包上做成燃油點火源。

驗證板：驗證板尺寸一般用1.5m×1.5m×1mm，材料為Q235A，符合GB/T 700-2006要求。

3、測量儀器

溫度測量系統：由熱電偶、溫度測量儀等組成。

4、錄像設備和監視系統

錄像設備至少需采用一臺錄像機：普通錄像機拍攝幅頻為30fps；錄像位置應保證觀察到安保機構及周邊的最佳視場。

視頻監視系統應可監視到試驗現場全景和現場安保機構試件安裝過程。

5、場地及環境條件

試驗場地應平整無障礙物，并滿足彈藥預期反應等級和破片拋撒距離等要求。

環境條件：無雨、雪、風、大霧等影響試驗結果的氣象。

（二）慢烤試驗方法

1、試驗方法及原理

將安保機構試件置于慢速升溫的加熱爐中加熱，直至其發生反應為止，根據安保機構試件裝藥的反應情況（殼體破裂程度、驗證板孔洞、剩余炸藥殘骸、影像和聲音等）信息，判定安保機構試件的反應等級，評估被試安保機構的慢烤特性。安保機構慢烤試驗升溫控制要求：試驗開始時，以規定的升溫速率將爐內溫度升至規定的溫度，直至規定溫度或安保機構試件發生反應為止，試驗全過程實時監測和記錄溫度數據。

2、試驗裝置

安保機構慢烤試驗裝置由驗證板、加熱爐套、安保機構試件等組成，將安保機構試件放在加熱爐套內，用電熱方式緩慢加熱安保機構試件，直到安保機構發生反應。

安保機構試件：符合彈藥產品標準的安保機構。

加熱爐：溫度控制精度不低于±1℃。外表應做隔熱處理，防止環境氣流溫度變化對加熱的影響；應采用強度較低的材料制成；安保機構試件應固定在加熱爐內，爐壁與安保機構試件殼體柱面可直接接觸。

驗證板：尺寸1.0m×1.0m×2mm，材料為Q235A，符合GB/T 700-2006要求。

3、儀器設備

溫度測量系統：溫度測量系統由熱電偶、溫度測量儀等組成。

數碼照相機：數碼照相機應保證照片清晰度，像素不低于800萬。

錄像設備：普通錄像機拍攝幅頻為30fps，錄像機位置應保證觀察到彈藥及周邊的最佳視場。

4、場地及環境條件

試驗場地應平整無障礙物，并滿足彈藥預期反應等級和破片拋撒距離等要求。

環境條件：無雨、雪、風、大霧等影響試驗結果的氣象。

三、試驗結果分析

（一）評定標準

參照北約彈藥安全信息中心頒布的AOP-7《軍用爆炸材料鑒定手冊》，結合安保機構的自身特點，制定安保機構危險反應等級評定標準，見表3。

表3 安保機構危險性反應等級判據表

（二）快烤試驗結果分析

試驗前后現場照片如圖1所示。根據安保機構快烤試驗現象和測試數據，可判定試驗品在達到規定溫度過程中，出現2次不同聲響，最后一次有爆炸聲音，試驗后檢查驗證板發現存在輕微凹痕，殼體等結構件損壞消失。按照安保機構危險性反應等級判據可判定：快烤試驗反應等級為Ⅰ（發火）。

圖1 驗證板試驗后狀態照片

（三）慢烤試驗結果分析

慢烤試驗后，試驗樣品結構完好，對試驗殘骸進行了拆解檢查。

根據安保機構慢烤試驗現象和測試數據，可判定安保機構仍處于安全保險狀態，內部機構部分發生損壞，殼體發生輕微變形，驗證板無穿孔、凹坑和塑性變形，隔爆件以下含能材料分解，有爆炸聲音。按照安保機構危險性反應等級判據可判定：安保機構慢烤試驗反應等級為Ⅱ（無影響）。

由于安保機構中爆炸序列，火工藥劑種類較多，快烤和慢烤試驗中，聽見爆炸聲響后，無法判定是那一種火工品作用了，后續同類產品進行烤燃試驗時，可對產品進行改裝，增加對單一火工品進行快烤和慢烤試驗的研究。

四、結論

從安保機構烤燃試驗特性的研究中可得出如下結論：

1、安保機構的烤燃特性與產品的結構設計、材料特性、火炸藥種類相關，其中火炸藥種類是決定產品烤燃特性的關鍵因素，結構設計和材料特性是制約要素。

2、安保機構爆炸序列承受快烤和慢烤環境烤燃響應特性不同?？炜经h境下，升溫速率迅速，爆炸序列容易產生爆炸反應；慢烤環境下，升溫緩慢，爆炸序列易產生裝藥殼體變形和藥劑分解。

3、通過對試驗后殘骸的拆解分析可知，適當的隔爆設計、隔熱設計對可大幅提升產品的整體烤燃性能。

引信及安保機構作為彈藥系統中的重要組成部分，發展不敏感引信技術對提高武器系統的安全性和戰場上的生存能力，充分發揮其效能起著至關重要的作用。與國外相比，目前我國在不敏感彈藥引信技術方面研究進展較為緩慢，制約了我國不敏感彈藥的發展，應加快發展不敏感引信用火工品、起爆和傳爆技術、緩解結構設計技術、防護材料技術、不敏感引信試驗評估技術等多種技術途徑的研究。