某底排彈引信彈道早炸原因分析*

劉 猛，曲凡軍，倪慶杰，謝 飛

(1 海軍駐沈陽彈藥專業軍事代表室，沈陽 110045;2 遼沈工業集團有限公司，沈陽 110045)

0 引言

部隊在進行某底排彈實彈射擊訓練時，發生彈道早炸現象，停止了射擊。同年，另一個部隊在使用同一批產品進行射擊試驗時，也發生了彈道早炸現象。試驗用機械觸發引信，裝定為瞬發，射角分別為13°和15°。彈道炸點位置距炮口分別約550 m和700 m，從現場回收破片分析，是由引信引爆彈丸，彈丸爆炸完全。

試驗后，對試驗用火炮進行了檢查，身管膛線無損傷，炮口制退器完好。裝填手及射手均按操作規程進行，沒有違反操作規定的現象發生。

故障出現后，進行了原因分析。

1 故障排查情況

該底排彈為分裝式炮彈，由半備彈丸、引信、發射裝藥等組成。底排為煙火藥劑，配某型機械觸發引信。故障出現后，制定了排查分析大綱，從產品的技術狀態及批次產品進行了排查。

1)技術、生產狀態檢查情況

該型底排彈配用的機械觸發引信是已定型的引信，在設計定型和生產時進行了適配性試驗。

該產品在設計定型及生產定型時，最大射程及地面密集度試驗項目(45°射角)共進行了105發射擊，試驗過程中無異常現象，滿足產品戰技指標要求，通過了設計定型和生產定型。

出現故障后，公司組織對該型產品歷年生產交驗情況進行了檢查，從設計定型后開始生產至目前，已累計生產50個批184 000發產品，生產交驗累計射擊實彈625發(45°角射擊)，均未出現彈道早炸及其它異常情況。

出現故障批產品進行了兩組最大射程及地面密集度生產交驗，均滿足指標要求。

2)實物靜態檢查

為了查清產生引信早炸原因，公司申請從部隊調回220發同批產品。對該批產品進行了加工尺寸及結構參量檢查、彈體裝藥檢查、底排的裝配質量、底排裝置靜態點火試驗及引信零部件加工尺寸及彈簧抗力等方面的檢查，均滿足規定要求，沒有發現異常。

3)動態試驗驗證情況

①章動角測試

抽取該批50發產品進行動不平衡度測試，選取7發動不平衡度大的彈丸進行了紙靶法實彈章動角測試。通過章動角數據分析，最大章動角為7.26°，按周期衰減，有逐步趨于穩定的趨勢。測試結果見圖1。

圖1 章動試驗測試結果

②地面密集度及引信發火性試驗

從調回的產品中，隨機選取30發分為3組進行地面密集度試驗。試驗結果見表1。

3組地面密集度試驗，全彈道飛行安全，引信正常作用。雷達跟蹤數據顯示未見異常，內彈道及外彈道飛行過程未見異常。除未裝填到位的一組外，其余兩組彈地面密集度滿足1/180的指標要求。

表1 地面密集度試驗結果

2 理論計算分析

彈丸出炮口飛行過程中，機械引信在解除保險后，如果飛行彈丸出現較大的章動運動，產生較大的軸向慣性加速度，達到引信的發火條件，引信作用［1］。

對該型底排彈出炮口后的加速度進行計算分析。

1)軸向慣性加速度計算

飛行彈丸的軸向慣性加速度是由章動及由空氣阻力和重力兩部分引起的［2］。

①由章動引起的軸向慣性加速度計算

根據外彈道理論，由章動引起的軸向加速度aδ慣軸的計算公式為［3］:

aδ慣軸～δm曲線如圖2所示。

圖2 最大軸向慣性加速度隨最大章動角變化曲線

②由空氣動力及重力引起的軸向慣性加速度

根據外彈道理論，由空氣阻力及重力形成的軸向慣性加速度 a氣慣軸的計算公式為［3］:

式中:在2.1 Ma 下，aτ=44.191 2 m/s2;aN=430.220 4 δmm/s2。

相比較，由章動引起的加速度要遠大于空氣阻力引起的加速度。

③軸向慣性加速度綜合計算結果

當射角為 10°、15°、50°時，考慮 aδ慣軸及 a氣慣軸時的前加速度結果如表2所示。

該彈配的機械引信活機體抗軸向慣性加速度為24.5g，查表，對應的章動角 δm=15.5°，也就是說，如果彈丸的章動角達到15.5°時，產生的軸向慣性加速度就可能使引信作用。

表2 計算結果

2)底排工作異常引起的軸向慣性加速度計算

如果出炮口底排殼體、擋藥板脫落，會改變彈丸的飛行參數，影響飛行穩定性，產生較大的章動力。通過對回收破片以及早炸點在彈道線上分析，可以排除出炮口底排裝置、擋板脫落等因素。對底排藥劑工作不正常引起的軸向慣性加速度進行計算。按照底排工作異常最嚴重的情況——底排藥劑突然熄火條件計算(速度降按50 m/s考慮)。結果表明，熄火前的空氣阻力加速度為3 g，熄火后的空氣阻力加速度為4 g，變化不大，這點變化不足以對引信正常工作造成影響。

3 原因分析與結論

1)故障分析排查情況

①對彈道炸現場回收的破片分析

據了解，彈丸爆炸點在原設定的彈道線上，通過對炸點附近回收破片分析(見圖3)，底排殼體中間凹，兩端外掰，殼體與擋板連接螺紋處被剪切，說明在爆炸前，底排殼體及擋板是完整的。可以排除該發彈出炮口掉底排裝置、底排擋板等異常情況發生。

圖3 引信早炸現場回收照片

②靜態、動態檢查驗證情況

經對從部隊返回的半備彈及引信進行靜態尺寸、參數檢查，滿足圖紙及技術條件要求。

經選取動不平衡角大的7發彈進行章動試驗，測出的最大章動角為7.26°(對應的軸向慣性加速度不到13 g)，且7發彈的章動角都是衰減的，說明彈丸出炮口段飛行穩定。

隨機抽取3組彈進行地面密集度試驗，除彈丸裝填不到位一組彈沒有達到指標外，其余兩組彈均達到指標要求，彈丸飛行穩定，引信正常作用。

2)引起引信早炸的原因

通過靜、動態檢查，可以排除產品生產質量原因造成的引信早炸;通過到部隊調查，火炮及操作滿足射擊條件要求，排除了由于火炮狀態及操作引起早炸的因素。

因此引信早炸的原因歸集到彈丸出炮口后產生較大的章動，產生的軸向慣性加速度達到引信的發火條件，引起引信發火。

3)對產生較大張動的原因分析

①產生章動角的因素

由外彈道理論分析，產生初始章動角的因素有4 個［4］:

a)彈丸起始擾動:由彈炮相互作用及火炮振動等因素產生。

b)彈丸靜不平衡和動不平衡:由彈丸加工質量分布不均產生。

c)彈丸外形不對稱。

d)橫風:當天氣象良好，可以排除氣象因素。

對以上4個方面的因素進行分析和排查，產生本次章動角較大的主要原因應該是彈炮相互作用，次要因素是彈丸本身存在的靜不平衡和動不平衡等。

統計該產品設計定型、生產定型以及生產交驗情況，發現都是按最大射程角(45°)射擊的，均沒有出現引信早炸問題，但本次出現問題的彈丸是在小射角射擊情況(射角13°～15°)下發生的。由表2計算得知，射角大小對章動有影響，但影響很小，因此對彈炮相互作用因素進行了重點分析。

②關于彈炮相互作用影響章動分析

彈炮作用影響章動角的主要因素有:彈丸與火炮的徑向間隙、彈丸沒有裝填到位、彈丸裝填到位但裝填位置不正確等。

經檢測彈體尺寸，彈丸定心部加工一致性較好，可以排除彈丸外形加工質量造成的影響。

彈丸沒有裝填到位對起始擾動影響較大(地面密集度試驗一組沒有裝填到位彈，該組地面密集度沒有達到指標要求)，但從部隊試驗現場了解，部隊戰士操作規范，彈丸裝填到位。

因此，重點對彈丸上膛到位，但裝填位置不正確對章動的影響進行了分析。

本次出現引信早炸問題用的火炮是牽引炮，人工手動裝彈。由戰士用送彈棍頂住彈丸底部，靠沖擊力，使彈丸導帶嵌入火炮膛線起始部。在大射角裝填時，彈丸在重力作用下，彈丸下沉，彈丸裝入炮膛后，需要先用送彈棍頂住彈底，這時彈軸、送彈棍及炮膛軸線基本在一條線上，此條件下上彈，有利于彈丸導帶比較均勻嵌入膛線，彈丸在膛內運動時受到的炮膛壁影響較小，出炮口時的章動小。如果在小角度裝填時，由于重力的作用，彈丸貼在火炮下坡膛上，又由于彈丸定心部和炮膛加工有公差，彈與炮有間隙，彈軸與火炮身管軸線有初始夾角，在此條件下上彈，保證彈軸、送彈棍及炮膛軸線在一條線上有一定的難度，存在將彈丸上偏的可能。如果導帶嵌入膛線時不正，彈丸在膛內運動不正確，出炮口時章動可能增大。

該火炮配底凹殺爆彈和底排殺爆彈，底凹彈用于小射程射擊，底排彈用于大射程射擊。裝填底凹彈時，送彈棍事先頂在底凹內，可以減小將彈丸上偏的機率，而底排彈的底部有底排裝置，在小角度裝填時，送彈棍軸線與彈軸可能有夾角，存在將彈丸上膛時上偏的可能。底凹彈大、小角度裝彈示意見圖4，底排彈大、小角度裝彈示意見圖5。

圖4 底凹彈上彈示意圖

圖5 底排彈上彈示意圖

綜上所述，產生本次引信早炸的主要原因是彈丸的初始章動角大，由章動引起的軸向慣性加速度達到了引信的發火條件，引信作用。在排除了彈丸設計、加工質量以及火炮狀態等原因外，由于小角度裝填底排彈有難度，有可能在小角度裝填底排彈時，送彈棍與彈丸、炮膛不同軸，送彈時，導帶嵌入膛線時歪斜，彈丸在膛內運動不正確，增大初始章動角，與其它影響彈丸章動的原因綜合作用，達到24.5 g以上的軸向慣性加速度，引信作用［5］。

4)分析結論

該型底排彈出現彈道炸是多種因素同時存在造成的，主要原因:

①引信抗軸向慣性加速度能力偏小;

②在小角度裝填底排彈彈丸時，彈丸導帶嵌入膛線位置不正，導致彈丸出炮口后章動較大，與靜不平衡、動不平衡等引起章動增大的多種因素綜合作用，軸向慣性加速度達到引信發火條件，引信作用。

4 采取措施及建議

1)對于遠程彈在訓練(作戰)中使用，建議考慮經濟性原因，原則上在殺爆彈射程內不用遠程彈，超過殺爆彈射程時才使用遠程彈。

2)完善彈藥隨箱說明書和使用說明書，在隨箱說明書中增加引信裝配、彈丸裝填等操作過程的詳細說明并對關鍵環節進行警示，必要時對部隊人員進行培訓。

3)提高引信活機體簧抗力，降低異常情況下彈道炸概率。

［1］馬寶華.引信構造與作用［M］.北京:國防工業出版社，1986.

［2］魏惠之，朱鶴松，汪東暉，等，彈丸設計理論［M］.北京:國防工業出版社，1985.

［3］郭錫福.火炮武器系統外彈道試驗處理與分析［M］.北京:國防工業出版社，2013.

［4］宋丕極.槍炮外彈道學［M］.北京:兵器工業出版社，1993.

［5］郭錫福.火炮武器系統外彈道試驗數據處理與分析［M］.北京:國防工業出版社，2013.