一種適用于子彈藥引信的預儲能離心作用機構(gòu)的設(shè)計與分析

許勝剛 蔡汝山 李勁

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2019.0008

摘要：針對聯(lián)合國對子彈藥未爆彈率及功能的要求，結(jié)合國內(nèi)子彈藥引信的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了對原有子彈藥引信進行機械結(jié)構(gòu)改進的方案。結(jié)合子彈藥引信的結(jié)構(gòu)特點及其工作環(huán)境特點，設(shè)計了一種預儲能離心作用機構(gòu)，并對其作用原理和作用過程進行了詳細闡述。對該機構(gòu)進行受力分析，按子彈藥工作過程分階段對其進行了可靠性計算和動力學仿真。計算和仿真結(jié)果表明，預儲能離心作用機構(gòu)能夠可靠作用，達到了設(shè)計目的。

關(guān)鍵詞：子彈藥;引信;離心作用機構(gòu);可靠作用

中圖分類號：TJ430文獻標識碼：A文章編號：1673-5048（2019）04-0082-06

0引言

集束彈藥具有瞬時火力密集、覆蓋面積廣、毀傷效能大等特點，既確保了對目標區(qū)域有生力量的殺傷，對裝甲目標的集群點目標、機場跑道等面目標的摧毀，又彌補了無控彈藥精度低、地對地導彈絕對散布較大的不足，順應了現(xiàn)代戰(zhàn)爭“縱深攻擊”的戰(zhàn)爭特點[1]，現(xiàn)已在各國火炮、火箭彈和導彈中廣泛裝備。同時，子彈藥瞎火問題近年來越來越受到各方關(guān)注[2-3]。聯(lián)合國“特定常規(guī)武器公約”中《集束彈藥議定書草案》規(guī)定，對于1990年1月1日以后生產(chǎn)的集束彈藥，未爆彈率不得超過1%，至少應具有自毀、自失效和自失能（簡稱“三自”）功能，滿足上述條件才能對外轉(zhuǎn)讓。為減少未爆子彈藥，針對子彈藥引信的改進措施主要有：提高引信主發(fā)火作用的可靠性，或者增加“三自”功能[4-5]。相比之下，增加“三自”功能的研制周期短、技術(shù)風險小、成本較低。美國第47～51屆引信年會介紹了各種子彈藥引信增加火藥或電子自毀結(jié)構(gòu)，滿足子彈藥引信的“三自”功能，達到未爆彈率不超過1%的要求[6-7]。國內(nèi)，適用于子彈藥引信的微小型電源技術(shù)還不是很成熟，因此對子彈藥引信傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)進行改進，使其具備“三自”功能，是子彈藥引信的發(fā)展趨勢之一。本文設(shè)計了一種適用于子彈藥引信的預儲能離心作用機構(gòu)，利用機械和力學原理，使子彈藥具備自毀、自失效功能。

1預儲能離心作用機構(gòu)設(shè)計與受力分析

1.1機構(gòu)設(shè)計

按照分析，結(jié)合子彈藥引信的工作環(huán)境和自身機構(gòu)特點，設(shè)計了一種預儲能離心作用機構(gòu)，如圖1所示。

預儲能離心作用機構(gòu)的作用過程為在母彈將子彈藥拋撒出母彈艙后，子彈藥在下落過程中自旋，預儲能離心作用機構(gòu)在離心力作用下，壓縮扭簧向外（向著彈壁方向）轉(zhuǎn)動，隨著子彈藥轉(zhuǎn)速的增大，離心作用件最終到達極限位置（緊貼引信體內(nèi)壁）。子彈藥在落地或碰撞目標

后，轉(zhuǎn)速降低，此時引信會產(chǎn)生兩種作用狀態(tài)：主發(fā)火機構(gòu)正常作用，進而引爆彈藥;主發(fā)火機構(gòu)未正常作用，不能正常引爆彈藥。當主發(fā)火機構(gòu)失效時，隨著子彈藥轉(zhuǎn)速的降低，離心作用件所受離心力減小，扭簧驅(qū)動離心作用件克服離心力與阻力（包括扭簧阻尼和零部件接觸摩擦力）作用向內(nèi)（向著子彈藥轉(zhuǎn)軸方向）轉(zhuǎn)動，離心作用件上裝配的針刺部件戳擊爆炸元件，爆炸元件發(fā)火繼而引爆引信其他爆炸組件。當引信引爆戰(zhàn)斗部時，子彈藥實現(xiàn)自毀;當引信無法引爆戰(zhàn)斗部時，引信爆炸組件已經(jīng)全部作用，沒有能量再引爆戰(zhàn)斗部，子彈藥實現(xiàn)自失效。

由圖3可以得到表1結(jié)果。

由表1可得：

（1）隨著扭簧剛度的增大，離心作用件從開始向內(nèi)運動到最后戳擊爆炸元件所需的時間減小，即扭簧剛度越大，離心作用件越快完成回戳過程;

（2）隨著扭簧剛度的增大，針刺部件最終戳擊爆炸元件時，離心作用件對子彈藥的相對角速度越大，即戳擊能量越大;

（3）對比仿真結(jié)果可知，在1.5×10-4N·m/（°）剛度的扭簧作用下，針刺部件戳擊爆炸元件時，戳擊能量大于爆炸元件動態(tài)完全發(fā)火所需的最小能量，預儲能離心作用機構(gòu)能夠引爆爆炸元件。

因此，在最大剛度為1.5×10-4N·m/（°）的扭簧作用下，子彈藥從母彈艙被拋撒出到落地或碰撞目標前，離心作用件能夠可靠啟動，向外運動，且達到完全飛開的狀態(tài);在落地或者碰撞目標后，如果主發(fā)火機構(gòu)未正常作用，當轉(zhuǎn)速降低到一定數(shù)值時，離心作用件向內(nèi)運動，當針刺部件戳擊爆炸元件時，戳擊能量大于爆炸元件動態(tài)完全發(fā)火所需的最小能量，可以使爆炸元件完全發(fā)火。因此，本文所設(shè)計的預儲能離心作用機構(gòu)能夠使子彈藥實現(xiàn)自毀或自失效，達到了設(shè)計目的和效果。

4結(jié)論

本文針對子彈藥引信的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了一種適用于子彈藥引信的預儲能離心作用機構(gòu)，可實現(xiàn)子彈藥的自毀或者自失效功能。經(jīng)過計算和仿真分析可以發(fā)現(xiàn)，預儲能離心作用機構(gòu)在子彈藥下落和作用過程中能夠可靠作用，在主發(fā)火機構(gòu)失效時，該機構(gòu)可以實現(xiàn)子彈藥自毀或者自失效，達到了設(shè)計目的。因此，本文所設(shè)計的預儲能離心作用機構(gòu)適用于子彈藥引信。

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