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小型火箭爆破器新引信环境激励选取与安全性设计分析

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程洪涛刘昭谦朴成文

摘要：现役的小型火箭爆破器引信采用的制动销保险与火药延期传爆相结合的安全传爆机构，结构简单使用可靠，但保险机构没有独立双环境约束，当保险解除后，传爆序列对正，没有远解功能，不能满足引信通用安全性设计准则要求。新的小型火箭爆破器引信设计中，采用原型主要接口尺寸和主要技术技术指标，针对安全性问题，对发射环境激励进行综合分析，采用机电技术和双环境力安全性结构，有效解决了小尺寸引信低环境激励响应的安全性设计要求。

关键词：引信;安全机构;独立双环境;环境激励

中图分类号：TJ431.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）10-0244-02

0引言

小型火箭爆破器使用过程产生的环境激励效应小，发射时只有战斗部摆动产生的轴向拉力和由拉力产生的惯性过载，早期的引信设计局限于技术、尺寸与结构、成本等因素，利用了拉力作为外部环境激励的一个因子，其它环境激励不宜在简单的小尺寸结构中利用。火药延期的传火传爆机构结构简单、使用可靠、价格便宜，多在手工操作的爆破器、手榴弹等弹药中应用。随着引信安全性设计准则要求的提高，机电技术的应用和相关成本的下降，小尺寸的火箭爆破器引信安全机构双环境力设计和延期远解要求在新的技术设计中成为必然。以下内容介绍某小型号火箭爆破器新引信环境激励选用原则的和双环境安全机构设计分析。

1环境激励分析与利用

1.1环境激励分析

小型火箭爆破器引信生命周期内所受的外部环境激励在勤务处理、发射、弹道飞行、落地时段分析如下：

1.1.1勤务处理引信受力分析

（1）运输：引信在木箱中的包装筒内，受运输振动影响，最大过载不大于300g。

（2）装卸：引信在木箱中的包装筒内，3m高失手落下对引信内部运动零件过载不大于500g。

（3）发射前：从包装筒取引信时失手落下，1.5m落高，内部运动件过载不大于500g，外部可分离件的挤压、碰撞不会分离解脱。发射前，引信与战斗部尾部连接件螺纹相接，取下勤务过程保护帽，引信拉绳与控制绳上拉绳连接，此时，发射车运动颠簸产生过载不大于50g。

1.1.2发射时引信受力分析

发射时，战斗部连接件拉引信向前运动，部分控制绳的惯性过载通过拉绳作用于引信拉盖，产生不小于某定值的拉力，引信内部的运动件承载一定的惯性过载，受力方向向后。引信在平时及勤务处理过程中，转子受两个保险件（延期解除保险机构的击针和后坐保险机构的故障卡子）约束，实现双环境力保险，使隔离机构处在隔离位置。

发射时后坐力消失，弹道簧推动延期解除保险机构克服迎面空气压力，恢复至装配状态。此时气流从整流罩中心孔进入，从整流罩的侧孔流出，推动涡轮高速旋转。涡轮通过击针带动传动筒上的上齿轮片转动，上齿轮片通过中间过渡轴齿带动下齿轮片和螺母同向回转。由于上齿轮片与下齿轮片及上齿轴与下齿轴存在齿数差，使得击针以相对缓慢的速度上行，实现15m延期保险。在弹丸飞离枪口35m以前，击针释放转子，解除了对转子的另一道保险，此时。转子在扭簧驱动下，迅速转正到位，引信处于待发状态。弹道簧克服空气压力，保证弹道飞行安全[1]。

引信头部触目标时，目标的反作用力使延期解除保险机构压缩弹道簧下行，击针戳击雷管，实现引信的瞬发发火从而引爆弹丸。对卵石地面等特种目标射击时，若引信头部不接触目标，此时弹丸减速，隔离机构在前冲惯性力作用下，克服弹道簧抗力前冲，雷管撞击击针使引信发火。

1.1.3弹道飞行引信受力分析

引信与战斗部联动飞行过程中，战斗部的弹性伸张与无规则摆动使引信产生间歇性的向后过载，在控制绳展直过程中，这种力由拉发时增加到最大，展直时减到最小。

1.1.4火箭、战斗部落地时引信受力分析

火箭、战斗部落地，控制绳展到最长，其产生的拉力增加到最大，受控制绳拉力影响，战斗部受向后的拉力使其展直，引信在战斗部回位展直扰动的影响产生脉冲式过载，并很快过载消失。

1.2环境激励利用

1.2.1第一保险环境力选取

发射战斗部与控制绳对引信产生的作用力是爆破器使用过程的最大环境力，而且直接作用在引信使用时的外部零件上，选取拉力成为第一选择。第一保险不能作为引信的主要保险，安全隔离机构还需要处于安全位置。

1.2.2第二保险环境力选取

确定第一保险环境力选择后，根据发射至落地过程作用在引信上的力学分析，取拉发力作为第二保险的能源启动力，经过对发射过程不可逆转后出现的弹道与落地环境受力分析，取弹道与落地外部对引信的环境激励作为引信解保信息，实现对引信安全件的隔离解保，达到主保险目的。简化了引信结构，并且使引信在整个安全距离内维持有较高的隔爆度水平。由于延期解除保险的时间由延时电路控制，因此该引信的炮口保险距离可通过改变电路原理图中R1、R2、R3及C2的参数来进行调整，调整方便、简单，并可实现延期时间的100%检测[2]。

2安全控制原理与作用时序

2.1安全控制原理

安全控制原理见图1。

安全隔离机构分别受拉盖制动销和电制动器限制，处于隔离位置保证引信使用前和发射时的安全特性要求拉盖制动销的动作源于发射时战斗部与拉绳产生的拉力。

拔銷器受制于控制系统。控制系统的电源启动部件受制于战斗部与拉绳产生的拉力，启动后才能产生能源并向控制系统等电路传输电能。当控制系统感知发射后环境激励的时间窗信号后，在规定的时间内输出解锁信号才能让电制动器工作。控制系统受双环境力的影响，射后环境激励是不可逆的环境信息，是独立于发射拉力的另一个环境力。

以上原理表明，安全隔离机构处于两个独立环境力控制之中，通过时间窗信息判定及电子延时达到远距离解除保险功能要求。

2.2引信作用时序

结合引信安全控制原理，设计引信逻辑时序，作用时序见图2。

通过引信作用时序流程图，安全件滑块受两个制动销约束，一个是拉发制动销，另一个是拨销器的制动销，引信的安全控制见2.1节所述，控制电路感知弹道与落地环境力信号后才能在x秒时间解除对滑块的限制。只有滑块对正后，在y秒时，发火机构才能使针刺雷管作用。

根据引信逻辑时序分析，引信的安全性与作用过程符合引信通用设计准则要求。

3安全性设计分析

3.1勤务处理安全性分析

勤务处理中，运输振动、装卸失手落下、引信取用安装时失手落下等均产生一定的环境应力作用于引信外部和内部运动零件。

3.2平时安全性

考虑到平时安全，引信设计有保护帽，保护帽限制了引信拉盖与制动销的位移，外力不会使引信运动零件产生位移，保证了平时的安全性要求。

3.3发射前安全性

此时引信已与战斗部相连，发射车运动的振动作用于战斗部与引信因战斗部的柔性而产生的过载不大于50g，引信拉发机构的最小拉力使其上的运动件需要300g以上的过载且过载力处于引信轴向背离拉盖方向。因此，引信发射前满足安全性要求。

3.4发射时安全性分析

发射时，爆破器与控制绳上拉绳作用于引信拉盖，制动销通过拉盖从引信中被拉出，解除对滑块的第一道保险，此时拔销器制动销仍然限制滑块运动，保证了发射时的安全性要求。

该保险机构解除具有一定的特殊性，只有在发射环境中才能获得，平时勤务处理无法产生相似的应力，因此具有很高的安全性。在引信中该保险机构需与后坐保险机构一起构成双环境力保险，完全可以满足引信安全性的要求。并且该保险机构完全密闭在引信内部，不需要包装引信就可实现自身密封，可有效改善引信的勤务性能，这在单兵携行武器中尤为重要，可有效提高武器系统的战斗效能。

该保险机构是一个机电相合的机构，实现机械能—电能—机械能的转换。它利用弹丸高速运动产生的动能压压电陶瓷Y1，产生电能，贮存在电容C1中，通过开关S1向RC延时电路输出信号，延期一段时间后（弹丸已运动至保险距离之外），输出电信号起动电作动器，解除对隔离机构的保险，引信处于待发状态。因此，该保险机构与延时电路相联后，具有了延期解除保险功能。

3.5弹道安全性分析

弹道上，控制电路感知弹道震荡信号，因时间窗未到，不能输出拔销器点火信号，拔销器制动销还在限制滑块运动，保证了弹道的安全性要求。

3.6特殊情况安全性分析

待发的车辆在行进中倾覆并产生意外拉发使引信第一道保险解除，引信电源启动，控制系统工作，倾覆后的战斗部等可能震动撞击使引信产生过载激励。这时，通过引信的弹道激励特征比较器区分并消除不同于发射后的弹道特征信号，使拔销器限制滑块运动，保证特殊意外情况下的安全性要求。

4结论

以上安全性设计分析表明，小型火箭爆破器新引信安全隔离机构设计原理与引信作用逻辑时序满足战场特殊环境使用安全性要求，也满足引信通用安全性設计准则要求。

参考文献

[1] 高敏忠.载人航天发射场系统（加注供气系统）[M].北京：国防工业出版社，2014.

[2] 刘鹏.单兵火箭云爆弹弹道环境与引信动态特性研究[D].南京：南京理工大学，2016.

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