用于引信隔爆機構的雙振子直線超聲電機設計

賴群

摘 要：目前，戰爭改變了以往的地毯式打擊方式，實現了高效損傷與打擊的精準快速。作為一種對目標進行直接打擊的武器，導彈的損傷效能在一定程度上取決于引信隔爆機構。本文主要介紹用于引信隔爆機構的雙振子直線超聲電機，這一新型設計有機結合了隔爆機構和電機，在電機工作原理的基礎上，對使用雙振子直線超聲電機的可行性進行分析。結果證明，新型的雙振子直線超聲電機符合引信隔爆機構的設計要求。

關鍵詞：引信隔爆機構；雙振子直線超聲電機；結構設計

中圖分類號：TM922 文獻標志碼：A

0 引言

引信隔爆機構的主要作用是在沒有發生戰爭的時期，保證安全儲藏導彈，以及在發射導彈的過程中實現對彈藥引爆的可靠、精確控制。引信隔爆機構的主要形式有電子安全系統、機電安全系統和機械安全系統。機械引信利用環境信息中的環境力，較難利用弱環境。機電安全系統利用彈載計算機對環境信息進行充分利用，將導彈狀態、特定的發射動作等信息變成電信號，從而對引信狀態做精準控制，因其控制的精準性成為安全系統的主流模式。

1 雙振子直線超聲電機的結構

雙振子直線超聲電機在用于引信隔爆機構中時，要滿足對驅動器的穩定輸出、快速響應等要求，其主要組成是動子、夾持組件和定子。在雙振子直線超聲電機的底座安裝有滑槽和導爆孔，動子也就是隔爆構件，上面安裝著導爆孔，夾持組件中包括了螺桿、彈簧和螺母，定子的組成結構有驅動足、夾持和兩個對稱板結構振子。在雙振子直線超聲電機結構設計中，對引信隔爆機構、電機、夾持和定子都采取了一體化的設計方式，從整體的機構尺寸得到有效縮小，得到的結構較為緊湊。

2 設計引信隔爆結構

引信隔爆結構的主要作用：確保引信在接收到保險解除的指令之前，持續保持安全狀態，接到將保險解除的指令之后，受到驅動馬上就能夠進入到待發狀態。將自毀裝置加裝到彈藥中的目的是有效解決彈藥沒有爆炸的問題，但是可能會凸顯彈藥安全與可靠引爆間的沖突。為此，在如今的引信系統中包括水雷、導彈等，都要求具備的功能就是狀態可逆性，從而確保引信將保險解除后，或在處理啞彈等非正常狀況下，能夠恢復引信的安全狀態。

圖1是用于引信隔爆機構的雙振子直線超聲電機。在儲存彈丸的狀態中，超聲電機的動子錯開底座上的導爆孔，引信是在安全狀態中，如圖1（a）。在發射彈丸后，彈載計算機處理環境信息，從而發出將保險解除的指令，超聲電機在接收到解除指令之后通電，動子出現朝右運動，直到對正導爆孔，從而對正傳爆序列。定子在斷電自鎖之后，動子就被固定在該位置，這個時候機構是待發狀態，也就是如圖1（b）所示。因為雙振子直線超聲電機可以對動子實現雙向驅動，從而這個引信隔爆機構可能達到引信安全狀態的可逆性要求。

3 實驗研究

用于引信隔爆機構的直線超聲電機中，所使用的定子如圖2所示。

3.1 測試定子模態

利用多普勒激光測振儀掃頻測試樣機，得到如圖3所示定子的頻響曲線。從圖3中可以看到，在掃頻的范圍中，定子頻率的響應曲線在93kHz和91kHz位置有峰值出現。對稱工作模態的頻率實際測量結果與仿真結果之間的偏差值為0.025%，而反對稱工作模態下的頻率實測和仿真結果之間的誤差為0.84%，出現誤差的主要原因是，采用膠水將壓電陶瓷片和定子彈性基體黏結到一起，而在有限元中，沒有將黏結層所造成的影響考慮在內，提升了定子結構的整體剛度。

3.2 樣機機械的輸出特征

采用傳感器對驅動信號不同下的動子運動速度實施測量，施加激勵電壓信號之后，其兩相的相位差為π/2，峰峰值是150V，通過變化電壓信號頻率，對頻率不同下的電機單程運動平均速度進行測量。如圖4所示，在激勵電信號在90kHz～93.2kHz時，電機速度都高于150mm/s，其平均速度最大為361mm/s。直線超聲電機的在輸出性能上速度良好，且工作頻率的帶寬比較大。在導爆孔的直徑是5mm的狀態下，對7次的對正導爆孔時間進行測試。為了使隔爆可靠性得到保障，要設置導爆孔軸線的錯開距離為5.2mm，從激光位移傳感器中采集信息中截取一段位移曲線，測量并記錄時間，見表1。

采用測力儀測試樣機輸出力，測試結果表明，激勵電壓的峰峰值在150V，電壓頻率是92kHz的時候，電機最大的輸出力可以達到5N，依照相關標準，這個輸出力符合引信隔爆機構的使用要求。在實驗中電信號峰峰值如果是150V，僅僅于直線超聲機電機定子中發揮作用。并且定子中安裝了地線，其漏電保護性能在實際工作中有較好的效果。

結語

雙振子直線超聲電機的產生和應用，主要基于引信安全和保險機構安全解除的需求所驅動。在夾持和定子設計中采取一體化方式，能夠可控可調預壓力。與此同時要對引信隔爆結構和電機結構實現一體化的設計，從而緊湊化作動器。超聲電機結構比較簡單，尺寸較小，保證了引信保險機構安全性和可逆化待發狀態，有較高的應用價值。

參考文獻

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