一種導彈安全和解除保險機構烤燃試驗特性研究

◎海軍裝備部 黃鳳軍

◎淮海工業(yè)集團有限公司 劉小鋒 崔海斌 張靜靜

一、引言

在制導彈藥中，一般將常規(guī)意義上的引信根據(jù)產(chǎn)品特點分為兩部分研究，一是引信，主要功能是用來探測、接收和信號處理；二是安全和解除保險機構，主要功能是保證導彈戰(zhàn)斗部勤務處理安全，最小攻擊距離前可靠解除保險，在引信控制下起爆導彈戰(zhàn)斗部。

彈藥引信是利用環(huán)境信息、目標信息或按照預先設定的條件，在保證彈藥平時和發(fā)射時安全的前提下，對彈藥實施起爆控制的裝置。其功能有三個：1）在引信生產(chǎn)、裝配、運輸、儲存、裝填、發(fā)射以及發(fā)射后的彈道起始段上，不能提前作用，以確保我方人員的安全；2）感受目標的信息并加以處理，確定戰(zhàn)斗部相對目標的最佳起爆位置；3）向戰(zhàn)斗部輸出足夠的起爆能量，完全地引爆戰(zhàn)斗部。第一個功能主要由引信的安全系統(tǒng)來完成；第二個功能由引信的發(fā)火控制系統(tǒng)來完成；第三個功能由爆炸序列來完成。這里所說的安全和解除保險機構包含了引信的第一個和第三個功能。

熱環(huán)境在彈藥壽命周期內(nèi)普遍存在，彈藥自身遭遇意外攻擊而引發(fā)爆炸或相鄰燃料起火即可產(chǎn)生高溫環(huán)境。研究彈藥在火燒條件下的熱響應情況，對降低因意外事故而造成經(jīng)濟損失或人員傷亡的概率具有重要意義?？救荚囼炇茄芯繌椝師犴憫闆r的重要方法，在不敏感彈藥技術的六項基本試驗當中，烤燃試驗占了其中兩項，快烤試驗和慢烤試驗。但是目前的各種試驗研究更多的關注在炸藥、發(fā)射藥和彈體，很少涉及引信。引信作為彈藥系統(tǒng)的安全和起爆裝置，其裝藥的敏感性遠高于彈藥中的戰(zhàn)斗部、發(fā)動機裝藥，在高溫環(huán)境下引信更易被點燃，從而引爆戰(zhàn)斗部引發(fā)事故，因此研究其在高溫環(huán)境下反應情況對于提高彈藥安全性具有重要意義［1］。本文主要針對一種安全和解除保險機構（以下簡稱“安保機構”）快烤和慢烤進行試驗研究，對其試驗方法和試驗結果進行分析評價，旨在為同類產(chǎn)品的烤燃特性研究提供參考。

一、安保機構結構組成分析

產(chǎn)品的熱響應特性主要受試驗件的材料、結構布局、隔熱設計、爆炸元件等因素影響。

本文研究的安保機構主要由殼體、兩級保險機構、隔爆機構、爆炸序列等組成。

材料特性：外殼為鋁件，單側壁厚3mm，其余部分的材料主要為鋼件和銅件。隔爆滑塊在安全狀態(tài)隔離爆炸序列，材料特性影響隔爆安全性和作用可靠性，選用45號鋼。具體參數(shù)見表1。

表1 所用材料性能參數(shù)

火工品分析：爆炸序列由引爆雷管、傳爆雷管、導爆管和用擴爆管組成，具體參數(shù)見表2。引爆雷管把引信傳來的電能變成爆炸能，并由爆炸序列逐級放大，最后起爆戰(zhàn)斗部。

表2 火工品種類

二、試驗設計

（一）快烤試驗設計

1、試驗方法及原理

用一發(fā)安保機構置于燃料火燒環(huán)境中，直至其裝藥發(fā)生反應或達到規(guī)定的燒烤時間，依據(jù)安保機構試件的反應情況（殼體破裂程度、沖擊波超壓、驗證板孔洞、剩余炸藥殘骸、影像和聲音等）信息，判定安保機構試件的反應等級，評估被試導彈安保機構的快烤特性。

2、試驗裝置

由安保機構試件、油池、燃油、支架、點火包等組成。

安保機構試件：符合彈藥產(chǎn)品標準的安保機構。

油池：尺寸可根據(jù)安保機構試件的尺寸確定，一般采用直徑φ1m的油池，油池圍沿超出油面的高度應不大于100mm。

燃油：一般選用航空煤油；

支架及限位裝置：安保機構試件可選用懸掛方式或支撐網(wǎng)架方式安裝固定。

點火包：將電點火頭置于一個小型火藥包中制成點火包，在油池燃油表面放置浸入汽油的易燃棉花包，將點火包放在棉花包上做成燃油點火源。

驗證板：驗證板尺寸一般用1.5m×1.5m×1mm，材料為Q235A，符合GB/T 700-2006要求。

3、測量儀器

溫度測量系統(tǒng)：由熱電偶、溫度測量儀等組成。

4、錄像設備和監(jiān)視系統(tǒng)

錄像設備至少需采用一臺錄像機：普通錄像機拍攝幅頻為30fps；錄像位置應保證觀察到安保機構及周邊的最佳視場。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)應可監(jiān)視到試驗現(xiàn)場全景和現(xiàn)場安保機構試件安裝過程。

5、場地及環(huán)境條件

試驗場地應平整無障礙物，并滿足彈藥預期反應等級和破片拋撒距離等要求。

環(huán)境條件：無雨、雪、風、大霧等影響試驗結果的氣象。

（二）慢烤試驗方法

1、試驗方法及原理

將安保機構試件置于慢速升溫的加熱爐中加熱，直至其發(fā)生反應為止，根據(jù)安保機構試件裝藥的反應情況（殼體破裂程度、驗證板孔洞、剩余炸藥殘骸、影像和聲音等）信息，判定安保機構試件的反應等級，評估被試安保機構的慢烤特性。安保機構慢烤試驗升溫控制要求：試驗開始時，以規(guī)定的升溫速率將爐內(nèi)溫度升至規(guī)定的溫度，直至規(guī)定溫度或安保機構試件發(fā)生反應為止，試驗全過程實時監(jiān)測和記錄溫度數(shù)據(jù)。

2、試驗裝置

安保機構慢烤試驗裝置由驗證板、加熱爐套、安保機構試件等組成，將安保機構試件放在加熱爐套內(nèi)，用電熱方式緩慢加熱安保機構試件，直到安保機構發(fā)生反應。

安保機構試件：符合彈藥產(chǎn)品標準的安保機構。

加熱爐：溫度控制精度不低于±1℃。外表應做隔熱處理，防止環(huán)境氣流溫度變化對加熱的影響；應采用強度較低的材料制成；安保機構試件應固定在加熱爐內(nèi)，爐壁與安保機構試件殼體柱面可直接接觸。

驗證板：尺寸1.0m×1.0m×2mm，材料為Q235A，符合GB/T 700-2006要求。

3、儀器設備

溫度測量系統(tǒng)：溫度測量系統(tǒng)由熱電偶、溫度測量儀等組成。

數(shù)碼照相機：數(shù)碼照相機應保證照片清晰度，像素不低于800萬。

錄像設備：普通錄像機拍攝幅頻為30fps，錄像機位置應保證觀察到彈藥及周邊的最佳視場。

4、場地及環(huán)境條件

試驗場地應平整無障礙物，并滿足彈藥預期反應等級和破片拋撒距離等要求。

環(huán)境條件：無雨、雪、風、大霧等影響試驗結果的氣象。

三、試驗結果分析

（一）評定標準

參照北約彈藥安全信息中心頒布的AOP-7《軍用爆炸材料鑒定手冊》，結合安保機構的自身特點，制定安保機構危險反應等級評定標準，見表3。

表3 安保機構危險性反應等級判據(jù)表

（二）快烤試驗結果分析

試驗前后現(xiàn)場照片如圖1所示。根據(jù)安保機構快烤試驗現(xiàn)象和測試數(shù)據(jù)，可判定試驗品在達到規(guī)定溫度過程中，出現(xiàn)2次不同聲響，最后一次有爆炸聲音，試驗后檢查驗證板發(fā)現(xiàn)存在輕微凹痕，殼體等結構件損壞消失。按照安保機構危險性反應等級判據(jù)可判定：快烤試驗反應等級為Ⅰ（發(fā)火）。

圖1 驗證板試驗后狀態(tài)照片

（三）慢烤試驗結果分析

慢烤試驗后，試驗樣品結構完好，對試驗殘骸進行了拆解檢查。

根據(jù)安保機構慢烤試驗現(xiàn)象和測試數(shù)據(jù)，可判定安保機構仍處于安全保險狀態(tài)，內(nèi)部機構部分發(fā)生損壞，殼體發(fā)生輕微變形，驗證板無穿孔、凹坑和塑性變形，隔爆件以下含能材料分解，有爆炸聲音。按照安保機構危險性反應等級判據(jù)可判定：安保機構慢烤試驗反應等級為Ⅱ（無影響）。

由于安保機構中爆炸序列，火工藥劑種類較多，快烤和慢烤試驗中，聽見爆炸聲響后，無法判定是那一種火工品作用了，后續(xù)同類產(chǎn)品進行烤燃試驗時，可對產(chǎn)品進行改裝，增加對單一火工品進行快烤和慢烤試驗的研究。

四、結論

從安保機構烤燃試驗特性的研究中可得出如下結論：

1、安保機構的烤燃特性與產(chǎn)品的結構設計、材料特性、火炸藥種類相關，其中火炸藥種類是決定產(chǎn)品烤燃特性的關鍵因素，結構設計和材料特性是制約要素。

2、安保機構爆炸序列承受快烤和慢烤環(huán)境烤燃響應特性不同?？炜经h(huán)境下，升溫速率迅速，爆炸序列容易產(chǎn)生爆炸反應；慢烤環(huán)境下，升溫緩慢，爆炸序列易產(chǎn)生裝藥殼體變形和藥劑分解。

3、通過對試驗后殘骸的拆解分析可知，適當?shù)母舯O計、隔熱設計對可大幅提升產(chǎn)品的整體烤燃性能。

引信及安保機構作為彈藥系統(tǒng)中的重要組成部分，發(fā)展不敏感引信技術對提高武器系統(tǒng)的安全性和戰(zhàn)場上的生存能力，充分發(fā)揮其效能起著至關重要的作用。與國外相比，目前我國在不敏感彈藥引信技術方面研究進展較為緩慢，制約了我國不敏感彈藥的發(fā)展，應加快發(fā)展不敏感引信用火工品、起爆和傳爆技術、緩解結構設計技術、防護材料技術、不敏感引信試驗評估技術等多種技術途徑的研究。