某柔性組合延期管延期時間分布規(guī)律

王曉鵬，王雨時，聞 泉，袁玉紅，王 強

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某柔性組合延期管延期時間分布規(guī)律

王曉鵬1，王雨時1，聞 泉1，袁玉紅2，王 強3

（1.南京理工大學機械工程學院，江蘇 南京，210094；2.安徽紅星機電科技股份有限公司，安徽 合肥，231135；3.江西新明機械有限公司，江西 九江，332008）

針對某單兵火箭彈在生產驗收高溫試驗時距預定落點10m處空炸，未能保證引信完成預定觸發(fā)功能的故障，應用數(shù)理統(tǒng)計方法，對用于實現(xiàn)自毀功能的柔性組合延期管在不同環(huán)境溫度下的延期時間實測數(shù)據(jù)進行了分布假設和假設檢驗。研究發(fā)現(xiàn)：該柔性組合延期管在不同環(huán)境溫度下的延期時間都服從正態(tài)分布，但高溫延期時間短，標準差也略小于常溫的，而低溫延期時間長，但標準差卻較大；該柔性組合延期管在3種環(huán)境溫度下的延期時間都能滿足設計指標。為確保高溫試驗條件下不再出現(xiàn)空炸故障，有必要修改設計指標，適當延長1～2 s。

引信自毀；延期管；延期時間；數(shù)理統(tǒng)計；正態(tài)分布

引信自毀是減少戰(zhàn)場遺留物、降低戰(zhàn)爭附帶傷害的重要技術途徑，近年來受到國際社會的高度關注和引信界高度重視。一般來說，非旋轉彈非電引信實現(xiàn)自毀的唯一途徑只有延期藥技術。將延期藥裝入柔性金屬管，再附加上輸入藥劑和輸出藥劑，制成柔性組合延期管。該技術簡化了藥盤壓制工藝，實現(xiàn)了專業(yè)化和模塊化生產，便于引信使用，結構密封后長貯壽命也得以延長。由于延期藥自毀原理的自毀時間散布較大，所以柔性組合延期管的延期時間指標確定較為重要。延期時間過短，難以保證戰(zhàn)術使用時最長飛行時間要求，可能會意外空炸，喪失預定觸發(fā)功能，甚至造成前方己方士兵傷亡；延期時間過長，在近距離戰(zhàn)術使用時又可能誤傷己方沖鋒士兵。

某柔性組合延期管配用于某單兵火箭彈觸發(fā)引信，用于實現(xiàn)自毀功能。但在彈藥產品試生產交驗時發(fā)生了高溫條件下火箭彈距預定落點約10m處空炸的故障，未能保證引信完成預定觸發(fā)功能。

已有的研究文獻只研究了環(huán)境溫度或氣壓對延期藥及延期器件的平均延期時間或藥劑物理性能的影響[1-4]，環(huán)境溫度對于延期藥及延期器件的延期時間分布規(guī)律的影響卻未見有相關研究文獻。文獻[5]提出了應用數(shù)理統(tǒng)計的方法估計時間引信的時間散布精度。

針對該空炸故障，本文以不同環(huán)境溫度條件下的柔性組合延期管延期時間實測數(shù)據(jù)為基礎，利用數(shù)理統(tǒng)計方法對比研究不同環(huán)境溫度下柔性組合延期管延期時間分布規(guī)律，并與設計指標相比較，試圖為故障排查和解決提供參考。

1 產品及其樣本概述

某型柔性組合延期管設計延期時間為13.5～17.5 s，允許超延期時間指標上限至18 s，延期藥為鎢系延期藥，鎢含量約為三分之一。延期時間實測數(shù)據(jù)樣本情況如表1所列。根據(jù)實測樣本數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計知識，繪制在3種不同溫度下的延期時間統(tǒng)計分布直方圖，如圖1所示。

表1 樣本延期時間概述

Tab.1 The delay time of samples

2 分布假設、參數(shù)估計與假設檢驗

根據(jù)圖1繪制的統(tǒng)計分布直方圖，假設柔性組合延期管在不同溫度下的延期時間分布服從正態(tài)分布，那么根據(jù)樣本估計正態(tài)分布參數(shù)如表2所示。假設柔性組合延期管在不同溫度下的延期時間服從以表2中各估計值為參數(shù)的正態(tài)分布，進行皮爾遜的2檢驗，假設檢驗結果如表3所示。

由表3中皮爾遜的χ2檢驗結果可以發(fā)現(xiàn)，柔性組合延期管在不同溫度下的延期時間均服從假設的正態(tài)分布。

圖1 柔性組合延期管在不同溫度下延期時間統(tǒng)計直方圖

表2 柔性組合延期管在不同環(huán)境溫度下延期時間正態(tài)分布參數(shù)估計

Tab.2 The normal distribution parameter estimation of delay time in different environmental temperature

表3 柔性組合延期管不同溫度延期時間正態(tài)分布2檢驗結果

Tab.3 The chi-square test results of normal distributions of delay time in different temperature

3 分析和討論

經參數(shù)估計和假設檢驗得出柔性組合延期管在不同溫度下的延期時間均服從正態(tài)分布，觀察對比表2中的正態(tài)分布參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的降低，柔性組合延期管的平均延期時間均值變大，標準差變大，即延期時間逐漸變長，但散布范圍變大。繪制3種環(huán)境溫度下的延期時間在6范圍內的正態(tài)分布概率密度曲線，如圖2所示。

由表2和圖2可以明顯看出柔性組合延期管延期時間在不同溫度環(huán)境下的均值變化以及散布變化。低溫環(huán)境有助于延長柔性組合延期管延期時間，但延期時間散布較大，影響產品性能穩(wěn)定性；高溫環(huán)境柔性組合延期管延期時間散布小，產品性能穩(wěn)定，但延期時間變短。

按假設的正態(tài)分布概率函數(shù)計算得3種溫度情況下的延期時間概率區(qū)間，如表4所示。

圖2 3種環(huán)境溫度下延期時間正態(tài)分布概率密度曲線

表4 按正態(tài)分布計算得延期時間概率區(qū)間

Tab.4 The delay time interval according to the probability calculated in the normal distribution

對比表1與表4中極值數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)樣本極值概率與表4中按正態(tài)分布計算得到的極值概率區(qū)間吻合得很好。說明此方法可用于分析延期時間散布規(guī)律和預估小概率極限值，可為延期藥及延期器件作用可靠性和時間精度的優(yōu)化設計提供參考。

4 結束語

根據(jù)某型柔性組合延期管不同溫度環(huán)境下延期時間實測數(shù)據(jù)，經繪制統(tǒng)計直方圖、分布假設、參數(shù)估計和假設檢驗，發(fā)現(xiàn)鎢系延期藥裝入柔性組合延期管形成的延期時間服從正態(tài)分布，且高溫延期時間短，標準差略小于常溫的，而低溫延期時間長，但標準差卻較大。

鎢系延期藥裝入柔性組合延期管形成的延期時間受環(huán)境溫度影響較小，因而適合作為自毀延期藥劑。研究發(fā)現(xiàn)該型號柔性組合延期管在3種環(huán)境溫度下的延期時間均能滿足指標要求。

火箭外彈道影響因素較多，如風等，有可能使全彈道飛行時間變長。而高溫環(huán)境下柔性組合延期管延期時間變短，火箭發(fā)動機推力又變大，全彈道飛行時間變長。高溫加陣風擾動是延期時間指標確定的極限環(huán)境。在充分論證基礎上宜適當調整指標，需考慮鎢系延期藥延期時間受鎢粉含量、粒度等影響較大而加大1～3s，為批量生產性能漂移留出裕度。

[1] 葉耀坤,丁峰,嚴楠,等.火藥物理性能隨溫度變化的連續(xù)測試方法研究[J].火工品,2014(1):38-41.

[2] 鄭險光.環(huán)境溫度對工業(yè)電雷管延期時間的影響[J].爆破器材,1997,26(2):14-16.

[3] 彭加斌,苗久廠,李哲雨,等.環(huán)境氣體壓力對鎢系延期藥鉛皮延期索燃速的影響[J].火工品,2013 (4):29-32.

[4] 馬勇,馬志剛,石玉硝,等.環(huán)境壓力對鉛芯延期時間的影響[J].爆破,2013,30(3):120-124.

[5] 王寶興.應用數(shù)理統(tǒng)計的方法估計時間引信的時間散布精度[J].兵工學報（引信分冊）,1979(1):28-40.

Distribution of Delay Time for A Flexible Combination of Delay Collar

WANG Xiao-peng1, WANG Yu-shi1, WEN Quan1, YUAN Yu-hong2, WANG Qiang3

(1. School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, 210094;2. Anhui Hongxing Electrical Technology Co.Ltd., Hefei, 231135；3. Jiangxi Xinming Machinery Co.Ltd., Jiujiang, 332008)

Aimed at the problem that a man rocket early burst at 10m away from the pre-placement, during high- temperature test of product acceptance, the distribution of delay time for a flexible combination of delay collar used in this man rocket fuze were analyzed, based on the test data in different temperature with mathematical statistics. The study shows that the delay time in different temperature all obey the normal distribution, but the mean in high temperature is shorter than that in normal temperature, and that in low temperature is the longest, the standard deviation in normal temperature is larger than that in high temperature, and that in low temperature is the largest. The study also shows that the delay time in three different temperature all meet the target. It is necessary to extend 1 ~ 2 s for the design target of delay time, in order to avoid airburst in high temperature.

Fuze self-destruction；Delay collar；Delay time；Mathematical statistics；Normal distribution

1003-1480（2014）05-0006-03

TJ45+5

A

2014-05-14

王曉鵬（1989-），男，在讀碩士研究生，從事現(xiàn)代引信技術研究。