小型火箭爆破器新引信環境激勵選取與安全性設計分析

程洪濤 劉昭謙 樸成文

摘 要：現役的小型火箭爆破器引信采用的制動銷保險與火藥延期傳爆相結合的安全傳爆機構，結構簡單使用可靠，但保險機構沒有獨立雙環境約束，當保險解除后，傳爆序列對正，沒有遠解功能，不能滿足引信通用安全性設計準則要求。新的小型火箭爆破器引信設計中，采用原型主要接口尺寸和主要技術技術指標，針對安全性問題，對發射環境激勵進行綜合分析，采用機電技術和雙環境力安全性結構，有效解決了小尺寸引信低環境激勵響應的安全性設計要求。

關鍵詞：引信;安全機構;獨立雙環境;環境激勵

中圖分類號：TJ431.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）10-0244-02

0引言

小型火箭爆破器使用過程產生的環境激勵效應小，發射時只有戰斗部擺動產生的軸向拉力和由拉力產生的慣性過載，早期的引信設計局限于技術、尺寸與結構、成本等因素，利用了拉力作為外部環境激勵的一個因子，其它環境激勵不宜在簡單的小尺寸結構中利用。火藥延期的傳火傳爆機構結構簡單、使用可靠、價格便宜，多在手工操作的爆破器、手榴彈等彈藥中應用。隨著引信安全性設計準則要求的提高，機電技術的應用和相關成本的下降，小尺寸的火箭爆破器引信安全機構雙環境力設計和延期遠解要求在新的技術設計中成為必然。以下內容介紹某小型號火箭爆破器新引信環境激勵選用原則的和雙環境安全機構設計分析。

1環境激勵分析與利用

1.1環境激勵分析

小型火箭爆破器引信生命周期內所受的外部環境激勵在勤務處理、發射、彈道飛行、落地時段分析如下：

1.1.1勤務處理引信受力分析

（1）運輸：引信在木箱中的包裝筒內，受運輸振動影響，最大過載不大于300g。

（2）裝卸：引信在木箱中的包裝筒內，3m高失手落下對引信內部運動零件過載不大于500g。

（3）發射前：從包裝筒取引信時失手落下，1.5m落高，內部運動件過載不大于500g，外部可分離件的擠壓、碰撞不會分離解脫。發射前，引信與戰斗部尾部連接件螺紋相接，取下勤務過程保護帽，引信拉繩與控制繩上拉繩連接，此時，發射車運動顛簸產生過載不大于50g。

1.1.2發射時引信受力分析

發射時，戰斗部連接件拉引信向前運動，部分控制繩的慣性過載通過拉繩作用于引信拉蓋，產生不小于某定值的拉力，引信內部的運動件承載一定的慣性過載，受力方向向后。引信在平時及勤務處理過程中，轉子受兩個保險件（延期解除保險機構的擊針和后坐保險機構的故障卡子）約束， 實現雙環境力保險，使隔離機構處在隔離位置。

發射時后坐力消失，彈道簧推動延期解除保險機構克服迎面空氣壓力，恢復至裝配狀態。此時氣流從整流罩中心孔進入，從整流罩的側孔流出，推動渦輪高速旋轉。渦輪通過擊針帶動傳動筒上的上齒輪片轉動，上齒輪片通過中間過渡軸齒帶動下齒輪片和螺母同向回轉。由于上齒輪片與下齒輪片及上齒軸與下齒軸存在齒數差，使得擊針以相對緩慢的速度上行，實現15m延期保險。在彈丸飛離槍口35m以前，擊針釋放轉子，解除了對轉子的另一道保險，此時。轉子在扭簧驅動下，迅速轉正到位，引信處于待發狀態。彈道簧克服空氣壓力，保證彈道飛行安全[1]。

引信頭部觸目標時，目標的反作用力使延期解除保險機構壓縮彈道簧下行，擊針戳擊雷管，實現引信的瞬發發火從而引爆彈丸。對卵石地面等特種目標射擊時，若引信頭部不接觸目標，此時彈丸減速，隔離機構在前沖慣性力作用下，克服彈道簧抗力前沖，雷管撞擊擊針使引信發火。

1.1.3彈道飛行引信受力分析

引信與戰斗部聯動飛行過程中，戰斗部的彈性伸張與無規則擺動使引信產生間歇性的向后過載，在控制繩展直過程中，這種力由拉發時增加到最大，展直時減到最小。

1.1.4火箭、戰斗部落地時引信受力分析

火箭、戰斗部落地，控制繩展到最長，其產生的拉力增加到最大，受控制繩拉力影響，戰斗部受向后的拉力使其展直，引信在戰斗部回位展直擾動的影響產生脈沖式過載，并很快過載消失。

1.2環境激勵利用

1.2.1第一保險環境力選取

發射戰斗部與控制繩對引信產生的作用力是爆破器使用過程的最大環境力，而且直接作用在引信使用時的外部零件上，選取拉力成為第一選擇。第一保險不能作為引信的主要保險，安全隔離機構還需要處于安全位置。

1.2.2第二保險環境力選取

確定第一保險環境力選擇后，根據發射至落地過程作用在引信上的力學分析，取拉發力作為第二保險的能源啟動力，經過對發射過程不可逆轉后出現的彈道與落地環境受力分析，取彈道與落地外部對引信的環境激勵作為引信解保信息，實現對引信安全件的隔離解保，達到主保險目的。簡化了引信結構，并且使引信在整個安全距離內維持有較高的隔爆度水平。由于延期解除保險的時間由延時電路控制，因此該引信的炮口保險距離可通過改變電路原理圖中R1、R2、R3及C2的參數來進行調整，調整方便、簡單，并可實現延期時間的100%檢測[2]。

2安全控制原理與作用時序

2.1安全控制原理

安全控制原理見圖1。

安全隔離機構分別受拉蓋制動銷和電制動器限制，處于隔離位置保證引信使用前和發射時的安全特性要求拉蓋制動銷的動作源于發射時戰斗部與拉繩產生的拉力。

拔銷器受制于控制系統。控制系統的電源啟動部件受制于戰斗部與拉繩產生的拉力，啟動后才能產生能源并向控制系統等電路傳輸電能。當控制系統感知發射后環境激勵的時間窗信號后，在規定的時間內輸出解鎖信號才能讓電制動器工作。控制系統受雙環境力的影響，射后環境激勵是不可逆的環境信息，是獨立于發射拉力的另一個環境力。

以上原理表明，安全隔離機構處于兩個獨立環境力控制之中，通過時間窗信息判定及電子延時達到遠距離解除保險功能要求。

2.2引信作用時序

結合引信安全控制原理，設計引信邏輯時序，作用時序見圖2。

通過引信作用時序流程圖，安全件滑塊受兩個制動銷約束，一個是拉發制動銷，另一個是撥銷器的制動銷，引信的安全控制見2.1節所述，控制電路感知彈道與落地環境力信號后才能在x秒時間解除對滑塊的限制。只有滑塊對正后，在y秒時，發火機構才能使針刺雷管作用。

根據引信邏輯時序分析，引信的安全性與作用過程符合引信通用設計準則要求。

3安全性設計分析

3.1勤務處理安全性分析

勤務處理中，運輸振動、裝卸失手落下、引信取用安裝時失手落下等均產生一定的環境應力作用于引信外部和內部運動零件。

3.2平時安全性

考慮到平時安全，引信設計有保護帽，保護帽限制了引信拉蓋與制動銷的位移，外力不會使引信運動零件產生位移，保證了平時的安全性要求。

3.3發射前安全性

此時引信已與戰斗部相連，發射車運動的振動作用于戰斗部與引信因戰斗部的柔性而產生的過載不大于50g，引信拉發機構的最小拉力使其上的運動件需要300g以上的過載且過載力處于引信軸向背離拉蓋方向。因此，引信發射前滿足安全性要求。

3.4發射時安全性分析

發射時，爆破器與控制繩上拉繩作用于引信拉蓋，制動銷通過拉蓋從引信中被拉出，解除對滑塊的第一道保險，此時拔銷器制動銷仍然限制滑塊運動，保證了發射時的安全性要求。

該保險機構解除具有一定的特殊性，只有在發射環境中才能獲得，平時勤務處理無法產生相似的應力，因此具有很高的安全性。在引信中該保險機構需與后坐保險機構一起構成雙環境力保險，完全可以滿足引信安全性的要求。并且該保險機構完全密閉在引信內部，不需要包裝引信就可實現自身密封，可有效改善引信的勤務性能，這在單兵攜行武器中尤為重要，可有效提高武器系統的戰斗效能。

該保險機構是一個機電相合的機構，實現機械能—電能—機械能的轉換。它利用彈丸高速運動產生的動能壓壓電陶瓷Y1，產生電能，貯存在電容C1中，通過開關S1向RC延時電路輸出信號，延期一段時間后（彈丸已運動至保險距離之外），輸出電信號起動電作動器，解除對隔離機構的保險，引信處于待發狀態。因此，該保險機構與延時電路相聯后，具有了延期解除保險功能。

3.5彈道安全性分析

彈道上，控制電路感知彈道震蕩信號，因時間窗未到，不能輸出拔銷器點火信號，拔銷器制動銷還在限制滑塊運動，保證了彈道的安全性要求。

3.6特殊情況安全性分析

待發的車輛在行進中傾覆并產生意外拉發使引信第一道保險解除，引信電源啟動，控制系統工作，傾覆后的戰斗部等可能震動撞擊使引信產生過載激勵。這時，通過引信的彈道激勵特征比較器區分并消除不同于發射后的彈道特征信號，使拔銷器限制滑塊運動，保證特殊意外情況下的安全性要求。

4結論

以上安全性設計分析表明，小型火箭爆破器新引信安全隔離機構設計原理與引信作用邏輯時序滿足戰場特殊環境使用安全性要求，也滿足引信通用安全性設計準則要求。

參考文獻

[1] 高敏忠.載人航天發射場系統（加注供氣系統）[M].北京：國防工業出版社，2014.

[2] 劉鵬.單兵火箭云爆彈彈道環境與引信動態特性研究[D].南京：南京理工大學，2016.