一種適用于子彈藥引信的預儲能離心作用機構的設計與分析

許勝剛 蔡汝山 李勁

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2019.0008

摘要：針對聯合國對子彈藥未爆彈率及功能的要求，結合國內子彈藥引信的發展現狀，提出了對原有子彈藥引信進行機械結構改進的方案。結合子彈藥引信的結構特點及其工作環境特點，設計了一種預儲能離心作用機構，并對其作用原理和作用過程進行了詳細闡述。對該機構進行受力分析，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。計算和仿真結果表明，預儲能離心作用機構能夠可靠作用，達到了設計目的。

關鍵詞：子彈藥;引信;離心作用機構;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，順應了現代戰爭“縱深攻擊”的戰爭特點[1]，現已在各國火炮、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注[2-3]。聯合國“特定常規武器公約”中《集束彈藥議定書草案》規定，對于1990年1月1日以后生產的集束彈藥，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構，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，適用于子彈藥引信的微小型電源技術還不是很成熟，因此對子彈藥引信傳統的機械結構進行改進，使其具備“三自”功能，是子彈藥引信的發展趨勢之一。本文設計了一種適用于子彈藥引信的預儲能離心作用機構，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設計與受力分析

1.1機構設計

按照分析，結合子彈藥引信的工作環境和自身機構特點，設計了一種預儲能離心作用機構，如圖1所示。

預儲能離心作用機構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在離心力作用下，壓縮扭簧向外（向著彈壁方向）轉動，隨著子彈藥轉速的增大，離心作用件最終到達極限位置（緊貼引信體內壁）。子彈藥在落地或碰撞目標

后，轉速降低，此時引信會產生兩種作用狀態：主發火機構正常作用，進而引爆彈藥;主發火機構未正常作用，不能正常引爆彈藥。當主發火機構失效時，隨著子彈藥轉速的降低，離心作用件所受離心力減小，扭簧驅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（向著子彈藥轉軸方向）轉動，離心作用件上裝配的針刺部件戳擊爆炸元件，爆炸元件發火繼而引爆引信其他爆炸組件。當引信引爆戰斗部時，子彈藥實現自毀;當引信無法引爆戰斗部時，引信爆炸組件已經全部作用，沒有能量再引爆戰斗部，子彈藥實現自失效。

由圖3可以得到表1結果。

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完全發火所需的最小能量，預儲能離心作用機構能夠引爆爆炸元件。

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;在落地或者碰撞目標后，如果主發火機構未正常作用，當轉速降低到一定數值時，離心作用件向內運動，當針刺部件戳擊爆炸元件時，戳擊能量大于爆炸元件動態完全發火所需的最小能量，可以使爆炸元件完全發火。因此，本文所設計的預儲能離心作用機構能夠使子彈藥實現自毀或自失效，達到了設計目的和效果。

4結論

本文針對子彈藥引信的結構特點，設計了一種適用于子彈藥引信的預儲能離心作用機構，可實現子彈藥的自毀或者自失效功能。經過計算和仿真分析可以發現，預儲能離心作用機構在子彈藥下落和作用過程中能夠可靠作用，在主發火機構失效時，該機構可以實現子彈藥自毀或者自失效，達到了設計目的。因此，本文所設計的預儲能離心作用機構適用于子彈藥引信。

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