多模式復合引信安全系統技術路線研究*

張樹云，秦棟澤，焦國太，趙燕濤，劉彩花（中北大學機電工程學院，太原　030051）

多模式復合引信安全系統技術路線研究*

張樹云，秦棟澤，焦國太，趙燕濤，劉彩花
（中北大學機電工程學院，太原030051）

為了降低集束彈藥的未爆彈率，提出了采用冗余技術實現引信的多模式復合化（近炸、觸發、時間）的方法。介紹了A、B兩種復合引信的技術路線，建立了兩者的可靠性模型并應用蒙特卡洛法進行綜合作用率仿真。結果表明：當各模塊可靠度相同時，技術路線A的綜合作業率在94%以上，技術路線B在99.1%以上，可見，技術路線B顯著優于技術路線A，且滿足未爆彈率小于1%的技術要求。因此多模式復合引信技術路線B將作為集束彈藥引信改造的優先選擇路線。

多模式復合引信；未爆彈率；冗余技術；可靠性；蒙特卡洛法

0　引言

集束彈藥俗稱子母彈，是依靠一定數量的子彈藥形成一定散布面積與散布密度從而造成目標毀傷的武器。由于集束彈藥未爆彈率較高，造成了嚴重的人道主義危害，從2001年開始這一問題就被提到《特定常規武器公約》（CCW）框架議事日程，至2012年6月，已舉行了多次政府專家組會議，目前對于采取措施努力將未爆彈率控制到1%以下，減少人道主義危害已經達成共識。文中采用冗余技術實現引信多模式復合化（近炸、觸發、時間）來降低未爆彈率。

1　多模式復合引信安全系統介紹

文中采用冗余設計來保證引信的可靠性。冗余設計是為了保證在系統某一部位出現故障，依靠引信系統中額外附加的裝置或手段，仍能使引信系統正常工作。多模式復合引信作用順序如下：接近目標時近炸模式開啟；如果到達目標未起爆，觸發模式引爆彈藥；如果觸發模式也未起爆，則由時間模式來引爆彈藥。文中主要探討多模式引信的技術路線，將為國內集束子彈藥引信技術的改造提供幫助。

2　多模式復合子彈藥安全系統路線設計

2.1兩種技術路線設計

根據多模式復合子彈藥安全系統作用條件——實現近炸、觸發、時間三模式設計出A、B兩種技術路線。該路線都是利用冗余設計，有多條作用線路。

A技術路線框圖見圖1，該系統的主要組成部分有：兩個電源、4個解除傳感器、兩套控制電路、兩套計時模塊、兩套觸發機構、一套近炸模塊以及兩套安全與解除保險機構。其作用過程如下：首先利用子彈藥拋撒過程中的后坐力以及下降過程中產生的旋轉離心環境力接通電源并解除安全與解除保險機構的第一道保險（機械結構），其次當解除傳感器感知到子彈藥攻擊目標的信息后迅速激活控制電路解除安全與解除保險機構上的第二道保險（電子），進而使引信實現“三模式”作用。

B技術路線框圖見圖2，該系統的主要組成部分有：兩個電源、兩套控制電路、兩套計時模塊、兩套觸發機構、一套近炸模塊以及兩套安全與解除保險機構。其作用過程如下：利用子彈藥拋撒過程中的后坐或者旋轉離心環境力解除第一道機械保險，同時接通控制電路的電源，控制電路工作解除第二道電子保險，進而實現“三模式”作用。

圖1　技術路線A框圖

圖2　技術路線B框圖

2.2兩種技術路線可靠性模型

根據技術路線A、B的系統框圖，構建出A、B的系統可靠性框圖（見圖3、圖4），依據系統可靠性分析理論表示出系統總的可靠性表達式。

圖3　技術路線A可靠性模型

圖4　技術路線B可靠性模型

技術路線A的系統可靠性計算公式為：

P1是指電池1、解除傳感器1和2、控制電路1以及安全與解除保險機構1（機械部分）所組成部分的可靠性；P2是指電池2、解除傳感器1和2、控制電路2以及安全與解除保險機構2（機械部分）所組成部分的可靠性。

技術路線B的系統可靠性計算公式為：

3　相關的兩種技術路線仿真試驗

為了分析技術路線A、B的綜合作用率，應用蒙特卡洛法對技術路線A、B的可靠度進行了仿真試驗，模擬實驗次數為1 000次，假設各個模塊的可靠性范圍如表1所示。

表1　技術路線變量設置

圖5為技術路線A的綜合作用率，圖6為技術路線B的綜合作用率，橫坐標表示的是蒙特卡洛仿真打靶的次數。

4　試驗結果分析

仿真結果表明在各簡化模塊的可靠度相同時，技術路線A的綜合作業率在94%以上，則最大未爆彈率為6%；技術路線B綜合作業率在99.1%以上，最大未爆彈率為0.9%，A技術路線很難滿足未爆彈率小于1%，而B路線滿足未爆彈率小于1%。

圖5　技術路線A的綜合作用率

圖6　技術路線B的綜合作用率

5　結論

文中采用冗余技術實現多種模式復合引信（近炸、觸發、時間）的方式來降低未爆彈率。其最大特點是發火控制系統中同時具有多種功能和作用，并設有

可選的裝定裝置。文中研究了符合多模式復合子彈藥引信作用的兩種技術路線，通過仿真可知A技術路線的綜合作用率下限低，則未爆彈率高；B路線的綜合作用率下限高，則未爆彈率低，因此對于多模式復合引信應采用B技術路線。

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Research of Technical Route on Multi-mode Composite Fuze Safety Systems

ZHANG Shuyun，QIN Dongze，JIAO Guotai，ZHAO Yantao，LIU Caihua
（School of Mechatronics Engineering，North University of China，Taiyuan 030051，China）

In order to decrease the rate of unexploded cluster munitions，a method using redundancy technology to achieve multi-mode composite fuze（proximity，triggering，time）was presented.In this paper，two kinds of composite fuze technical routes A and B were studied，the reliability model was established and the comprehensive firing rate was simulated using Monte Carlo.The results indicate when the reliability of each module is alike，the fuze’s comprehensive function rate of technical route A is above 94%，whereas that of technical route B is more than 99.1%.Obviously，technical route B is significantly better than technical route A and satisfy the requirement of unexploded probability lower than 1%.Therefore multi-mode composite fuze technology route B will prior serve cluster monitions fuze.

multi-mode composite fuze；unexploded rate；redundancy technology；reliability；Monte Carlo

TJ430

A

10.15892/j.cnki.djzdxb.2016.01.016

2014-11-04

張樹云（1989-），男，山西嵐縣人，碩士研究生，研究方向：探測制導與控制。