限制性模塊化傳爆裝置可靠性試驗

梁爭峰，石 震，徐茜萍，劉惠玲

（西安近代化學研究所，陜西 西安，710065）

傳爆裝置是戰(zhàn)斗部的重要部件之一，其功能是將引信的起爆能量可靠傳遞并有控制地逐級放大，最終可靠起爆戰(zhàn)斗部主裝藥。傳爆裝置結構設計的主要依據(jù)是戰(zhàn)斗部主裝藥對起爆波形的需求[1-4]。

引信末端藥柱輸出爆轟傳遞至傳爆裝置前端藥柱的可靠性是影響傳爆裝置可靠性的主要因素之一。經(jīng)試驗研究發(fā)現(xiàn)，爆轟能量在藥柱之間傳遞時，受主裝藥的爆轟最初是在其內(nèi)部發(fā)生，而不是在暴露于起爆端的表面，而且在受主裝藥中需要經(jīng)過一定時間和空間后才能重新建立穩(wěn)定的爆轟[5]。藥柱之間的傳爆效果與炸藥性質(zhì)、裝藥密度、藥柱尺寸、殼體性質(zhì)等因素有關，通常引信輸出裝藥與傳爆裝置前端裝藥采用相同或類似的炸藥。施主和受主藥柱的爆轟傳遞性能裕度試驗通常采用最大傳爆間隙法，即在規(guī)定施主裝藥量下，按最大規(guī)定間隙的4倍條件下能引爆受主裝藥；或按規(guī)定施主裝藥量的75%（或更低），在最小規(guī)定間隙的條件下能引爆受主裝藥[6]。

本文通過引信末端藥柱與傳爆裝置前端藥柱最大傳爆間隙傳爆試驗、傳爆裝置傳爆試驗、引信與戰(zhàn)斗部等效體最大傳爆間隙傳爆試驗和引信與戰(zhàn)斗部對接試驗相結合的綜合試驗方法，驗證了某型戰(zhàn)斗部限制性傳爆裝置的可靠性，為今后該類傳爆裝置的設計和可靠性驗證提供了依據(jù)和方法。

1 限制性模塊化傳爆裝置結構設計

限制性模塊化傳爆裝置整體結構采用模塊化設計，主要由前端傳爆藥柱、柔性導爆索、后端傳爆藥柱、起爆藥柱、隔爆部件和結構部件組成，其結構簡圖見圖1。前端傳爆藥柱功能為可靠地將引信末端藥柱的爆轟能量向后傳遞；柔性導爆索的功能為將爆轟能量傳遞至戰(zhàn)斗部中心位置；后端傳爆藥柱隔爆部件的功能是確保爆轟在起爆藥柱之前，爆轟僅沿軸向可靠傳遞，而不能向徑向傳遞。

首先將前端傳爆藥柱、柔性導爆索和相應隔爆部件、結構部件通過薄鋁蒙皮旋壓為一個模塊，然后裝配后端傳爆藥柱、起爆藥柱和剩余的隔爆部件、結構部件，最終由后端薄鋁蒙皮將傳爆裝置旋壓封裝為一個整體模塊結構。

圖1 限制性模塊化傳爆裝置結構簡圖Fig.1 Schematic of confined modular detonation transmission device

2 引信末端藥柱與傳爆裝置前端藥柱最大傳爆間隙傳爆試驗

2.1 試驗方案

為了驗證引信與傳爆管之間的傳爆可靠性，設計了引信末端藥柱與傳爆裝置前端藥柱的最大傳爆間隙試驗，試驗中不斷拉開兩個藥柱之間的距離，通過傳爆裝置前端藥柱的爆炸印痕來判定是否可靠傳爆。

某型戰(zhàn)斗部引信末端藥柱裝藥為 JH-14C，尺寸為φ5mm×15mm；傳爆裝置前端藥柱裝藥也為 JH-14C，尺寸為φ5mm×5mm；引信末端藥柱與傳爆裝置前端藥柱之間的設計最大間隙為1.425 mm。因此試驗中施主裝藥采用引信末端藥柱裝藥和外形尺寸，受主裝藥采用傳爆裝置前端藥柱裝藥和外形尺寸，兩個藥柱之間距離從設計最大間隙的4倍開始，按照整倍數(shù)逐步增加，為了保證試驗的可信度，每種距離進行6次重復性試驗，驗證板采用2mm厚的鋁板。

4倍設計最大間隙時的試驗裝置示意圖如圖2所示，試驗裝置照片見圖3。

圖2 4倍最大設計間隙時的傳爆可靠性試驗裝置Fig.2 Reliability test device of detonation transmission for 4 times longer than maximum design distance

圖3 引信末端藥柱與傳爆裝置前端藥柱最大傳爆間隙試驗照片F(xiàn)ig.3 Photo of maximum distance between output charge of fuze and input charge of detonation transmission device

2.2 試驗結果及分析

通過試驗結果發(fā)現(xiàn)，在 4倍設計最大間隙條件下，6次試驗均在2mm厚鋁制驗證板上形成前后一長一短兩個明顯的爆炸印痕，如圖4所示。根據(jù)試驗裝置擺放位置和印痕長短可知，較短的印痕為傳爆裝置前端藥柱爆炸后形成的，并且2mm鋁制驗證板已經(jīng)形成穿透性印痕，表明實現(xiàn)了可靠起爆，在傳爆裝置中形成了穩(wěn)定的爆轟。

圖4 拉距為4倍最大設計間隙時靶板痕跡Fig.4 Explosive trail on verification board of 4 times longer than maximum design distance

在5倍設計最大間隙條件下，6次試驗傳爆裝置前端藥柱也在2mm厚鋁制驗證板上形成了較為明顯的爆炸印痕，如圖5所示。圖5中驗證鋁板發(fā)生了明顯的下凹變形和表面損傷，但并未形成穿透性破壞，表明雖然爆轟在兩個藥柱間完成了傳遞，但在傳爆裝置前端藥柱中并未建立起穩(wěn)定的爆轟，而可能只是發(fā)生了低速的、不穩(wěn)定的爆炸，爆轟傳遞的可靠性較差。

圖5 拉距為5倍最大設計間隙時靶板痕跡Fig.5 Explosive trail on verification board of 5 times longer than maximum design distance

在6倍設計最大間隙條件下，6次試驗傳爆裝置前端藥柱在2mm厚鋁制驗證板上形成了輕微的、不太明顯的爆炸印痕，如圖6所示。驗證鋁板僅僅發(fā)生了輕微的下凹變形和表面損傷，但變形和損傷均弱于5倍設計最大間隙，表明在傳爆裝置前端藥柱中也未建立起穩(wěn)定的爆轟，而可能只是發(fā)生了一定程度的爆燃，爆轟傳遞的可靠性更差。

圖6 拉距為6倍最大設計間隙時靶板痕跡Fig.6 Explosive trail on verification board of 6 times longer than maximum design distance

因此，通過試驗結果可以判定能夠可靠傳遞爆轟的最大距離為4倍設計最大間隙。但由于兩個藥柱僅僅通過薄紙固定，其爆轟的傳遞受到徑向空氣稀疏波的影響而受到削弱，而在戰(zhàn)斗部使用中，裝藥往往處于密閉條件下，因此其實際可靠傳遞爆轟的最大距離會略大4倍設計最大間隙。

3 傳爆裝置傳爆可靠性試驗

3.1 試驗方案

為了驗證傳爆裝置自身的傳爆可靠性，設計了6發(fā)傳爆裝置傳爆可靠性試驗，通過驗證板印痕來判定傳爆裝置自身的傳爆可靠性，試驗裝置布置如圖7所示。起爆方式為采用電雷管直接起爆傳爆裝置前端藥柱，驗證板采用2mm厚鋁板。按照設計，傳爆裝置前端傳爆藥柱、柔性導爆索和后端傳爆藥柱徑向爆轟能量均被約束，因此傳爆可靠性的判定標準為鋁制驗證板上僅在起爆藥柱處形成爆炸印痕。

圖7 傳爆裝置傳爆可靠性試驗裝置Fig.7 Facility of reliability test for detonation transmission device

3.2 試驗結果及分析

試驗結果為6發(fā)傳爆可靠性試驗后，在2mm厚鋁制驗證板上均形成了一個穿透性爆炸印痕，圖8為某發(fā)試驗爆炸印痕結果照片。

圖8 傳爆裝置傳爆可靠性試驗后在驗證板上形成的爆炸印痕Fig.8 Explosive trail on verification board after reliability test of detonation transmission device

根據(jù)試驗裝置擺放位置可以判斷，該印痕為傳爆裝置起爆藥柱爆轟后形成的，其余地方未形成明顯的爆炸印痕，表明傳爆裝置按照設計功能完成了傳爆，不但使起爆藥柱可靠爆轟，而且約束了前后端傳爆藥柱和柔性導爆索的徑向爆轟能量，達到了約束性傳爆的目的。

4 引信與戰(zhàn)斗部等效體最大傳爆間隙傳爆試驗

為了驗證引信起爆戰(zhàn)斗部主裝藥的整體可靠性，設計了 6發(fā)引信與戰(zhàn)斗部等效體的最大傳爆間隙試驗，試驗裝置如圖9所示。

圖9 引信與戰(zhàn)斗部等效體最大傳爆間隙傳爆試驗裝置Fig.9 Facility of detonation transmission test for maximum distance between fuze and equivalent warhead

由于只是驗證整體起爆可靠性，因此戰(zhàn)斗部等效體的傳爆裝置和主裝藥與真實戰(zhàn)斗部完全相同，但未裝配毀傷元，長度也適度地進行了縮短；引信與戰(zhàn)斗部等效體裝配時留出4倍設計最大間隙的距離；引信與戰(zhàn)斗部等效體放置于0.5m高的木質(zhì)彈架上。

通過試驗結果照片發(fā)現(xiàn)，6個支撐引信與戰(zhàn)斗部等效體的木質(zhì)彈架均被炸碎并飛散，在戰(zhàn)斗部等效體正下方的地面上都炸出了一個深坑，如圖10所示，判定其為戰(zhàn)斗部等效體后蓋被驅(qū)動后侵徹形成的。

圖10 引信與戰(zhàn)斗部等效體最大傳爆間隙傳爆試驗結果Fig.10 Detonation transmission test result of maximum distance between fuze and equivalent warhead

試驗結果表明，約束性模塊化傳爆裝置能夠可靠地將引信的爆轟能量傳遞至戰(zhàn)斗部主裝藥，并使主裝藥穩(wěn)定爆轟，達到了預期的功能。

5 引信與戰(zhàn)斗部對接試驗

為了進一步驗證引信起爆戰(zhàn)斗部主裝藥的可靠性，設計了6發(fā)引信與戰(zhàn)斗部對接試驗，試驗裝置如圖11所示。

圖11 引信與戰(zhàn)斗部對接試驗裝置Fig.11 Facility of fuze and warhead docking test

引信與戰(zhàn)斗部通過螺紋旋緊，未留空隙；引信與戰(zhàn)斗部連接后放置于木質(zhì)彈架上；在不同距離處布置6mm厚的鋼制靶板，驗證戰(zhàn)斗部破片分布和侵徹性能；在靶板上布設斷通測速設備，用于測試戰(zhàn)斗部破片速度。通過試驗結果發(fā)現(xiàn)，6個戰(zhàn)斗部破片分布密度、侵徹能力、速度均達到設計指標，某發(fā)戰(zhàn)斗部破片在靶板上的穿孔分布如圖12所示。表明戰(zhàn)斗部傳爆裝置將引信起爆能量可靠傳遞至主裝藥，并在主裝藥中形成穩(wěn)定爆轟。

圖12 引信與戰(zhàn)斗部對接試驗后戰(zhàn)斗部破片在6mm厚鋼板上的穿孔結果Fig.12 Fragment perforating on 6mm thick steel target after fuze and warhead docking test

6 結論

（1）探索了一套局部傳爆與整體傳爆結合、實際結構傳爆和拉距傳爆結合的綜合性戰(zhàn)斗部傳爆裝置傳爆可靠性試驗方法，并通過試驗驗證了某型戰(zhàn)斗部約束性模塊化傳爆裝置的傳爆可靠性。

（2）利用火工品裝置通用規(guī)范規(guī)定的4倍間隙拉距試驗方法，對某型戰(zhàn)斗部引信戰(zhàn)斗部配合可靠性進行了考核，為引信戰(zhàn)斗部配合可靠性驗證提供了一種新的方法。

（3）將模塊化設計思路引入傳爆裝置結構設計中，不但提高了戰(zhàn)斗部的結構合理性，而且有效保障了其傳爆可靠性。

[1]李晉慶，胡煥性．不同起爆方式對聚焦型戰(zhàn)斗部聚焦性能影響的試驗研究[J]．彈箭與制導學報,2004,24(1):43-45．

[2]Liu Tong，Qian Lixin．Study on fragment focusing mode of air-defense missile warhead[J]．Propellants，Explosives，Pyrotechnics,1998(23):240-243．

[3]王樹山,等.偏心多點起爆戰(zhàn)斗部破片飛散實驗研究[J]. 北京理工大學學報, 2001(2): 177-179.

[4]王曉英,等.偏心多點起爆戰(zhàn)斗部破片飛散三維數(shù)值模擬研究[J]. 北京理工大學學報, 2003（增刊）:201-206.

[5]陳福梅,等,譯.彈藥爆炸系列的原理與設計[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1979.

[6]GJB 1307A 航天火工裝置通用規(guī)范[S].國防科學技術工業(yè)委員會, 2004.