某型點(diǎn)火具瞎火故障研究

李便花，金利民，尤 楊，和海亮，苑 哲，趙 毅

(1.山西北方晉東化工有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000；2.駐陽(yáng)泉地區(qū)軍代室，山西 陽(yáng)泉 045000)

火工品是一種特殊能源，其具有能量質(zhì)量比高、作用時(shí)間短、起爆及輸出能量可控、體積小及長(zhǎng)期貯存性好的特點(diǎn)[1-2]?；鸸て肥窃诮邮瞻l(fā)火指令后，以較小能量激發(fā)其內(nèi)裝敏感藥劑而產(chǎn)生燃燒或爆炸，以其燃燒火焰、爆炸沖擊波和高壓燃?xì)猓瑢?shí)現(xiàn)點(diǎn)火、起爆和做功等預(yù)定功能的一次性使用的元器件、裝置和系統(tǒng)的總稱[3-4]。火工品作為武器系統(tǒng)中的敏感元件分布在武器所需的各個(gè)部位，其安全性、可靠性直接影響武器系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1 延期類點(diǎn)火具的結(jié)構(gòu)和作用原理

延期類點(diǎn)火具屬火工品的一種，其既能控制彈丸飛行時(shí)間，又是啟動(dòng)下一級(jí)能量的點(diǎn)火元件。其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積小。當(dāng)接收到發(fā)火能量時(shí)，延期點(diǎn)火具開(kāi)始作用，達(dá)到延期時(shí)間后，點(diǎn)燃下一級(jí)傳火件，完成其功能。

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

該型延期點(diǎn)火具結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其由延期機(jī)構(gòu)、密封圈I、火帽、發(fā)火件、底座和擊發(fā)機(jī)構(gòu)等部分組成。

圖1 點(diǎn)火具結(jié)構(gòu)圖

1.2 作用原理

點(diǎn)火具作用原理如圖2所示。彈丸發(fā)射時(shí)，發(fā)射裝藥作用形成的高溫、高壓氣體推動(dòng)彈丸在膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，壓迫點(diǎn)火具擊發(fā)機(jī)構(gòu)作用撞擊火帽，火帽發(fā)火點(diǎn)燃發(fā)火件，發(fā)火件內(nèi)藥劑燃燒再點(diǎn)燃延期機(jī)構(gòu)，延期機(jī)構(gòu)內(nèi)延期藥經(jīng)過(guò)約規(guī)定延期時(shí)間后輸出的火焰氣體點(diǎn)燃傳火藥盒，傳火藥盒產(chǎn)生高溫、高壓火焰氣體及灼熱的固體顆粒，點(diǎn)燃火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥，使彈丸獲得穩(wěn)定的續(xù)航能力。

圖2 點(diǎn)火具作用原理示意圖

1.3 點(diǎn)火具發(fā)火及延期時(shí)間測(cè)試原理

發(fā)火及延期時(shí)間測(cè)試工裝如圖3所示。

圖3 發(fā)火及延期時(shí)間測(cè)試工裝

將落錘固定在掛桿上，調(diào)整撞針底平面與測(cè)延期時(shí)間工裝擊發(fā)體上平面間距離，使其達(dá)到規(guī)定高度H1，旋緊調(diào)整鈕；按下釋放鍵，落錘沿導(dǎo)軌下落，撞針撞擊測(cè)延期時(shí)間工裝擊發(fā)體，擊發(fā)體撞擊點(diǎn)火具擊發(fā)機(jī)構(gòu)，擊發(fā)機(jī)構(gòu)撞擊火帽使其發(fā)火的同時(shí)，觸頭觸碰測(cè)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，測(cè)時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)；約規(guī)定延期時(shí)間后，點(diǎn)火具輸出端噴出火焰，測(cè)延期時(shí)間工裝底部的傳感器接受到光信號(hào)后測(cè)時(shí)系統(tǒng)停止，完成了點(diǎn)火具發(fā)火和延期時(shí)間測(cè)試。

2 故障現(xiàn)象及危害

2.1 產(chǎn)品故障現(xiàn)象

產(chǎn)品在交驗(yàn)過(guò)程中，高溫發(fā)火測(cè)時(shí)試驗(yàn)時(shí)，第1發(fā)點(diǎn)火具出現(xiàn)延期時(shí)間檢測(cè)儀器不停止現(xiàn)象，點(diǎn)火具瞎火。

2.2 故障危害

該延期點(diǎn)火具裝配于某型彈丸中，在彈丸完成第1階段的飛行時(shí)，可靠點(diǎn)燃第2階段的發(fā)動(dòng)機(jī)，使彈丸獲得增程飛行動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)彈丸的遠(yuǎn)距離打擊。如果點(diǎn)火具瞎火失效，第2階段的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法可靠點(diǎn)燃，彈丸無(wú)動(dòng)能繼續(xù)飛行，出現(xiàn)一階段飛行落地，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程打擊目標(biāo)，如果有戰(zhàn)術(shù)準(zhǔn)備，會(huì)有人員安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 原因分析

根據(jù)點(diǎn)火具的結(jié)構(gòu)、作用原理，綜合分析可能導(dǎo)致點(diǎn)火具瞎火的各因素，建立瞎火故障樹(shù)(見(jiàn)圖4)。

圖4 點(diǎn)火具瞎火故障樹(shù)

3.1 故障樣品分析

未發(fā)火的故障樣品如圖5所示。目測(cè)擊發(fā)機(jī)構(gòu)中擊針下落的尺寸與正常擊發(fā)后的下落尺寸有偏差，對(duì)尺寸H進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，尺寸H為(H2-0.52) mm，正常產(chǎn)品擊發(fā)后尺寸H≥H2。將延期機(jī)構(gòu)拆下后發(fā)現(xiàn)，火帽底部無(wú)擊痕(見(jiàn)圖6)。從故障樣品現(xiàn)象及解剖分析，排除了延期機(jī)構(gòu)失效及擊發(fā)機(jī)構(gòu)失效因素。

圖5 故障樣品 圖6 故障樣品延期機(jī)構(gòu)

3.2 擊發(fā)能量不足排查

3.2.1 擊錘質(zhì)量

對(duì)測(cè)時(shí)試驗(yàn)用落錘儀的擊錘質(zhì)量進(jìn)行了計(jì)量檢測(cè)，結(jié)果表明，落錘儀的擊錘質(zhì)量為(m1+0.004) kg,符合制造與驗(yàn)收規(guī)范中規(guī)定的擊錘質(zhì)量≥m1的要求，排除了擊錘質(zhì)量

3.2.2 擊錘落高

對(duì)測(cè)時(shí)試驗(yàn)用落錘儀的擊錘落高進(jìn)行了計(jì)量檢測(cè)，結(jié)果表明，擊錘落高為(H1+0.3) cm，符合制造與驗(yàn)收規(guī)范中規(guī)定的擊錘落高≥H1的要求，排除了擊錘落高

3.2.3 未擊發(fā)到位

從圖5及圖6分析可知，擊發(fā)機(jī)構(gòu)中擊針下落的尺寸不夠，未對(duì)火帽進(jìn)行擊發(fā)，火帽底部無(wú)擊痕，可見(jiàn)，點(diǎn)火具出現(xiàn)瞎火故障為試驗(yàn)工裝未擊發(fā)產(chǎn)品到位導(dǎo)致。

3.3 試驗(yàn)工裝檢查

對(duì)試驗(yàn)工裝進(jìn)行了檢查，該次使用的工裝是今年年初新制備的，已使用該工裝進(jìn)行了2個(gè)批次產(chǎn)品的選藥及交驗(yàn)，均未發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。第2批產(chǎn)品交驗(yàn)完成后，工裝有銹蝕現(xiàn)象，試驗(yàn)部門(mén)將工裝零部件拆解后進(jìn)行了表面處理。點(diǎn)火具出現(xiàn)故障是該套工裝防銹處理裝配后試驗(yàn)的第1發(fā)產(chǎn)品，將試驗(yàn)狀態(tài)的工裝與原工裝進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)圖7和圖8)發(fā)現(xiàn)，差異較大。

圖7 新舊工裝對(duì)比圖

圖8 新舊工裝撞針接觸擊發(fā)體狀態(tài)

對(duì)新舊工裝進(jìn)行了尺寸檢測(cè)對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 新舊工裝試驗(yàn)狀態(tài)尺寸對(duì)比

根據(jù)以上故障樣品解剖及試驗(yàn)工裝的對(duì)比檢測(cè)可知，造成點(diǎn)火具瞎火的原因?yàn)楫a(chǎn)品試驗(yàn)過(guò)程中工裝裝配不到位，導(dǎo)致產(chǎn)品未擊發(fā)。

3.4 機(jī)理分析

按照點(diǎn)火具發(fā)火及延期時(shí)間測(cè)試原理，落錘釋放后撞針撞擊擊發(fā)體，擊發(fā)體撞擊產(chǎn)品擊發(fā)機(jī)構(gòu)，擊發(fā)機(jī)構(gòu)撞擊火帽的同時(shí)，觸頭壓縮彈簧至一定程度后壓迫測(cè)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)并使其啟動(dòng)。從新工裝工作狀態(tài)分析，進(jìn)行故障點(diǎn)火具發(fā)火試驗(yàn)時(shí)，落錘下落撞針無(wú)足夠運(yùn)動(dòng)行程使產(chǎn)品擊發(fā)機(jī)構(gòu)擊發(fā)到位時(shí)，夾子已將彈簧完全壓縮后停止，阻止落錘下落，落錘下落產(chǎn)生的能量被觸頭、彈簧及夾子消耗，至使火帽未接受足夠發(fā)火能量而未作用，導(dǎo)致點(diǎn)火具瞎火。

4 問(wèn)題復(fù)現(xiàn)

為驗(yàn)證對(duì)故障定位的準(zhǔn)確性和點(diǎn)火具瞎火機(jī)理分析的正確性，在故障樣品同批次產(chǎn)品中隨機(jī)抽取10發(fā)，進(jìn)行了新、舊工裝各5發(fā)的發(fā)火驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下：使用新工裝進(jìn)行發(fā)火試驗(yàn)時(shí)，5發(fā)全部瞎火，外觀與圖5相同；使用舊工裝進(jìn)行發(fā)火試驗(yàn)時(shí)，5發(fā)全部作用；對(duì)其中1發(fā)瞎火點(diǎn)火具進(jìn)行解剖，延期機(jī)構(gòu)火帽無(wú)擊痕，與故障樣品現(xiàn)象一致；使用舊工裝對(duì)其余4發(fā)瞎火的點(diǎn)火具重新進(jìn)行發(fā)火試驗(yàn)，全部發(fā)火。故障得到了復(fù)現(xiàn)。

5 采取措施及試驗(yàn)驗(yàn)證

5.1 采取的措施

針對(duì)上述問(wèn)題，采取如下措施：1)設(shè)計(jì)人員完善設(shè)計(jì)文件，明確工裝裝配尺寸及裝配狀態(tài)；2)操作人員完善試驗(yàn)工藝，明確規(guī)定試制前狀態(tài)檢查要求；3)用產(chǎn)品對(duì)試驗(yàn)工裝及檢測(cè)儀器進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)，確認(rèn)無(wú)誤后正式進(jìn)行產(chǎn)品交驗(yàn)試驗(yàn)。

5.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

將試驗(yàn)工裝重新進(jìn)行裝配，對(duì)相關(guān)尺寸進(jìn)行計(jì)量檢測(cè)，符合要求后，在故障批中隨機(jī)抽取20發(fā)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果為產(chǎn)品均發(fā)火且延期時(shí)間符合技術(shù)要求。

重新對(duì)故障批加嚴(yán)抽樣32發(fā)進(jìn)行不同環(huán)境的測(cè)時(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為產(chǎn)品全部符合技術(shù)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述研究，得出如下結(jié)論。

1)形成產(chǎn)品瞎火的原因是試驗(yàn)工裝零部件拆解進(jìn)行了表面處理后，未裝配到位，使產(chǎn)品未接受到可靠發(fā)火的能量，從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)故障，與產(chǎn)品本身質(zhì)量無(wú)關(guān)。

2)涉及產(chǎn)品質(zhì)量的每一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行操作，細(xì)節(jié)決定成敗，試驗(yàn)工裝的不合理及裝配不到位會(huì)使產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生誤判。

3)試驗(yàn)前狀態(tài)檢查是必不可少的環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品試驗(yàn)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)，確定系統(tǒng)正常后再進(jìn)行產(chǎn)品試驗(yàn)，不能盲目進(jìn)行操作，試驗(yàn)條件的確定也是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的負(fù)責(zé)。