輸出藥熱感度和邊界條件對(duì)火工品延期時(shí)間研究

李盤 黃平 朱浩 胡國勝

摘要：通過分析輸出藥熱感度以及邊界條件對(duì)延期時(shí)間的影響，研究了小尺寸秒級(jí)火工品延期時(shí)間控制。試驗(yàn)和分析表明，在尺寸約束及其它設(shè)計(jì)完成的條件下，輸出藥的熱感度越低，越有利于延期時(shí)間的控制，同時(shí)指出試驗(yàn)工裝的設(shè)計(jì)需要考慮產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境，以確保測試結(jié)果的真實(shí)性。

關(guān)鍵詞：延期火工品；熱感度；邊界條件；點(diǎn)火藥

小尺寸秒級(jí)延期火工品主要特點(diǎn)為輸入與輸出端距離較短，并具有秒級(jí)的延期時(shí)間。在某些小口徑引信中需要配用該類火工品實(shí)現(xiàn)自毀或空炸等特殊功能，對(duì)其延期的可靠性和穩(wěn)定性提出很高的要求，瞬發(fā)是其致命缺陷。火工品延期時(shí)間的影響因素有很多，文獻(xiàn)對(duì)影響針刺雷管延期時(shí)間及其精度的針刺藥粒度、延期藥壓藥壓力、引燃延期藥的點(diǎn)火能量、輸入的針刺能量等因素進(jìn)行了分析，文獻(xiàn)從工程實(shí)踐角度，提出控制始發(fā)裝藥的輸出能量、采用衰減片、采用高熱量的延期藥等措施來控制延期時(shí)間及精度，文獻(xiàn)研究了管殼材料對(duì)長延期鎢系延期藥燃速的影響。本文主要針對(duì)不同輸出藥的熱感度對(duì)小尺寸火工品秒級(jí)延期時(shí)間的影響進(jìn)行了研究，同時(shí)分析了邊界條件對(duì)延期時(shí)間的影響。

1試驗(yàn)裝置

為了驗(yàn)證不同輸出藥的熱感度對(duì)延期時(shí)間的

影響，試驗(yàn)使用某種秒級(jí)針刺延期點(diǎn)火管，其尺寸為φ3.7x16mm，管殼為厚度0.2mm鋁帶沖制，試驗(yàn)裝置如圖1所示。

采用落球式針刺感度儀對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行擊發(fā)，當(dāng)擊針戳穿管殼時(shí)，針刺藥發(fā)火，點(diǎn)燃硼點(diǎn)火藥、過渡藥，經(jīng)延期后點(diǎn)燃輸出藥（被測試點(diǎn)火藥）。

當(dāng)擊針到達(dá)管殼端面時(shí)通過斷一通靶記下時(shí)間t₁，測時(shí)儀光電二極管接收到輸出點(diǎn)火藥燃燒火焰產(chǎn)生的光信號(hào)時(shí)間記為t₂，則延期時(shí)間為t₂-t₁。

2輸出藥熱感度對(duì)延期時(shí)間的影響

選用耐水點(diǎn)火藥、鋯鋁點(diǎn)火藥、硼點(diǎn)火藥三種藥劑作為輸出藥。耐水點(diǎn)火藥主要成分為鋯粉和紅色氧化鉛其配比為24%：76%，外加1%硝化棉膠進(jìn)行造粒，采用曬混造粒。鋯鋁點(diǎn)火藥成份為鋯鋁粉和鉻酸鋇其配比為30%：70%，采用化學(xué)沉積共沉淀法。硼點(diǎn)火藥成分為硼和鉻酸鋇其配比為18%：82%，采用化學(xué)沉積共沉淀法，外加1%雙基發(fā)射藥造粒。

通過對(duì)三種點(diǎn)火藥在相同條件進(jìn)行加熱試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三種藥劑發(fā)火時(shí)間為T_{硼點(diǎn)火藥}>T_{鋯鋁點(diǎn)火藥}>TT_{耐水點(diǎn)火藥}，從而判斷的熱感度順序?yàn)槟退c(diǎn)火藥>鋯鋁點(diǎn)火藥>硼點(diǎn)火藥。

分別將50mg上述三種點(diǎn)火藥各壓裝lO發(fā)針刺延期點(diǎn)火管，壓藥壓力為80MPa。

按1.1中條件進(jìn)行測時(shí)，測試結(jié)果見表1。

試驗(yàn)結(jié)果表明：

1）耐水點(diǎn)火藥的延期時(shí)間最短，硼點(diǎn)火藥的延期時(shí)間最長，即點(diǎn)火藥熱感度越高，延期時(shí)間越短。

2）在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)部分產(chǎn)品延期藥隨著點(diǎn)火藥發(fā)火瞬間從點(diǎn)火管口部噴灑出來，如圖2所示。其原因是在鎢延期藥燃燒層到達(dá)A處時(shí)，燃燒產(chǎn)生的熱量通過管壁、鎢藥預(yù)熱反應(yīng)區(qū)熱傳導(dǎo)給點(diǎn)火藥，鋁管壁熱傳導(dǎo)的速度大于鎢延期藥燃速和藥劑的熱傳導(dǎo)速度，造成點(diǎn)火藥的溫度達(dá)到燃點(diǎn)提前發(fā)火。各點(diǎn)火藥發(fā)生該現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

3）點(diǎn)火藥的熱感度越低，越有利于延期時(shí)間的控制。

3邊界條件對(duì)延期時(shí)間的影響

為驗(yàn)證邊界條件對(duì)延期的影響，將延期點(diǎn)火管放入內(nèi)徑為φ3.7mm，外徑為φ5mm鋁管套內(nèi)進(jìn)行測時(shí)，如圖3所示，測試結(jié)果如表3所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，點(diǎn)火管延期時(shí)間均變長，同時(shí)也沒有出現(xiàn)點(diǎn)火藥被提前點(diǎn)燃的現(xiàn)象，說明鎢延期藥燃燒層的熱量通過鋁管殼傳導(dǎo)給鋁套管，降低輸出藥由于管壁熱傳導(dǎo)溫度上升到燃點(diǎn)的速度，減小了輸出藥熱感度對(duì)延期時(shí)間的影響。

4結(jié)論

在尺寸約束及其它設(shè)計(jì)完成的條件下，設(shè)計(jì)小尺寸秒級(jí)延期火工品時(shí)，可以得出以下結(jié)論：

1）選用輸出藥的熱感度越低，越有利于延期時(shí)間的控制。

2）實(shí)際使用環(huán)境會(huì)對(duì)延期時(shí)間產(chǎn)生影響，設(shè)計(jì)試驗(yàn)工裝時(shí)考慮產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境，以確保測試結(jié)果的真實(shí)性。