微起爆序列设计及传爆与隔爆性能

为满足引信微小型化发展的需求,基于微机电系统（MEMS）工艺技术设计了由微起爆器、飞片、MEMS安全保险机构等构成的微起爆序列。依照国家军用标准GJB 5309.17—2004(K)火工品试验方法：轴向输出测定铝块凹痕法,对微起爆器装药、安全保险机构传爆空腔等参数不同时内置MEMS安全保险机构起爆序列的传爆性能进行测试,获得微起爆序列理想的设计参数,即微起爆器装药密度为1.67 g/cm³、装药直径为2.0 mm、装药高度为1.5 mm,安全保险机构传爆空腔直径为1.0~2.0 mm、高度为0.65~1.50 mm. 在序列优化设计基础上对微起爆序列隔爆性能及解除保险功能进行测试,发现当滑块厚度≮0.3 mm时序列正常隔爆,发射过载21 000 g、转速6 000 r/min条件下序列正常解除保险。结果表明,利用安全保险机构传爆空腔作为加速膛,采用微起爆器驱动飞片冲击起爆下一级装药的爆轰能量放大方式,实现了序列传爆、隔爆、解除保险功能,有效减少了起爆序列初级装药量和轴向尺寸。     

硅基微雷管的原位装药及性能研究

微机电安全保险机构芯片化集成技术的发展,对基于微机电制造工艺的硅基微雷管提出了需求,雷管装药尺寸的减小要求含能材料感度高、起爆威力大。为解决微小尺寸敏感药剂装填的技术难题,文中采用原位生成多孔叠氮化铜的方法,对硅基微雷管进行装药研究。依据GJB/Z 377A-1994 感度试验用兰利法测试硅基微雷管的发火感度,使用电流环测试硅基微雷管发火实际利用的能量,同时对输出威力进行定性测试。测试结果表明：发火电路用充电电容为33 μF时,硅基微雷管的平均发火电压为7.89 V,输出威力可以起爆六硝基杂异伍兹烷(CL-20)装药。     

基于飞片冲击起爆原理的微起爆序列技术研究进展

弹药信息化、智能化、小型化发展,对火工品提出了换能信息化、结构微型化、序列集成化的要求,微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）火工品技术孕育而生。近年来,随着微小型无人平台技术的发展,形成了新型微毁伤形式,对微起爆序列这一系统级MEMS火工品的应用提出了迫切的需求。本文侧重于微起爆序列的应用及要求,在微换能元设计及能量控制、微起爆能量控制及器件化、微传爆能量传递与隔爆控制、微起爆序列设计与集成及序列可靠性评估5个方面,对基于飞片冲击起爆原理的微起爆序列研究进展进行了总结。在此基础上,讨论了微起爆序列进一步发展的建议：深化微起爆传爆机理的基础研究;推进数字化工程,提升正向设计能力;加强大批量生产能力;加强微起爆序列样机的应用验证,提升技术成熟度。通过对微起爆序列技术现状的分析和未来发展的建议,以期为同行继续深入系统地开展微起爆序列技术研究、推动其应用进程提供有益参考。     

基于非硅微制造工艺的爆炸箔起爆器研究

为了实现爆炸箔起爆器的集成化和批量化制备,研究了爆炸箔起爆器非硅微制造工艺技术。采用磁控溅射和光刻技术制备了桥箔,通过紫外厚胶技术在桥箔上制备了聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶飞片层,并利用SU-8光刻胶集成制造了加速膛,划片后一个衬底上制备了268个爆炸箔起爆器组件,每个组件的体积为0.018 cm³. 集成后的爆炸箔起爆器50%发火感度为2 185 V. 试验了爆炸箔起爆器组件的耐高温性能,结果表明在160 ℃下经历50 h以后,爆炸箔起爆器组件依然可以正常起爆Ⅳ型六硝基菧炸药柱。     

微起爆序列界面间隙对其传爆性能影响的仿真研究

为研究微起爆序列中结构间隙对传爆性能的影响,基于有限元分析方法,建立了微起爆序列仿真模型,并运用JWL和Lee-Tarver方程进行计算,得到了起爆二级药柱的3种尺寸微药柱的临界间隙值。将仿真结果进行试验验证,结果表明仿真结果能够准确地反映实际情况。     

微起爆系统用MEMS安全保险装置研究现状与展望

火工品是武器系统的首发元件,火工品的安全性和可靠性直接影响着武器系统的安全性和可靠性。为了满足弹药微型化、集成化的发展要求,需要将引信与火工品进一步融合,形成具有高安全性、高可靠性、多功能一体化集成特点的微起爆系统,微机电系统(Micro?Electro?Mechanical System,MEMS)安全与解除保险装置是其中的关键技术之一。总结了近年来微小型引信与微起爆系统中MEMS安全与解除保险装置的发展概况,从装置材料、装置尺寸、驱动原理、驱动条件、输出效能、应用平台等多个方面进行对比分析,并结合火工品起爆系统结构、尺寸情况,提出“内置MEMS安保装置的微起爆系统”的作用原理。这种具有内置安全保险装置的MEMS火工品符合下一代火工品的发展要求,也是火工品未来的主要发展方向之一。     

微纳结构铝热剂薄膜的旋涂制备及其燃烧性能

为了解决微机电火工品内药剂的快速密实装填的问题,采用旋涂技术制备出厚度可控的微纳结构铝热剂薄膜。利用扫描电镜结果对比得出氟橡胶最小使用量为7%;使用热流法检测了铝热剂薄膜的热物理性能并用高速摄像机记录了薄膜的燃烧过程,得到Al/MoO₃/氟橡胶薄膜的导热系数为75 W/（m·K）,燃烧速率为30.6 m/s,在添加还原氧化石墨烯后, Al/MoO₃/氟橡胶/还原氧化石墨烯薄膜的导热系数增至126 W/（m·K）, 燃烧速率高达867.9 m/s. 采用金属桥带进行发火试验,结果证实微纳结构铝热剂薄膜的临界发火电流低于Zr/KClO₄点火药。添加还原氧化石墨烯能改善铝热剂的燃烧性能和发火性能,更利于铝热剂作为点火药应用。     

起爆药等离子体感度研究

半导体桥产生的等离子体起爆火工药剂时,存在起爆难易问题,即不同起爆药对等离子体的感度不同。通过研究示波器采集半导体桥引爆起爆药时的信号,获取了半导体桥释放能量、电压-时间曲线中二次峰持续时间、光信号出现时间以及电压断开时间等数据,并利用D最优化法程序对数据进行了处理。结果表明:斯蒂芬酸铅、叠氮肼镍、硼/铅丹由半导体桥产生的焦耳热引燃;苦味酸铅,叠氮化铅,硝酸肼镍,斯蒂芬酸钡由等离子体引燃,其感度顺序是:苦味酸铅叠氮化铅斯蒂芬酸钡硝酸肼镍。     

爆炸箔多点起爆装置研究

本文设计了直列式六点环形同步起爆装置,并与1:1自锻破片战斗部成功地进行了地面威力联试.     

国外传爆序列技术研究与发展分析

详细综述了国外传爆序列技术的研究发展过程,总结出传爆序列的5个重要发展阶段依次为现代弹药错位式传爆序玩基本结构的确立,传爆序列设计知识框架的建立,爆轰传递的安全可靠性保证技术和评价技术、钝感起爆系统及直列式传爆序列,钝感弹药用高能钝感传爆序列。     

小型雷管输出能力增强技术研究

本文对传爆序列破片起爆系统中施主约束、传爆通道结构及飞片和受主炸药盖片的不同材料组合进行了实验研究,并就破片和受主盖片的选择进行了定性讨论,结果认为：施主约束体应选用高强度材料,传爆通道结构宜选用先小孔后大孔的阶梯方式,破片宜选用质轻高强的脆性断裂材料,受主炸药盖片宜选用低密度材料,并得到了传爆序列中使用破片起爆具有作用距离大、输出威力大的结论。     

多点起爆对双层药型罩爆炸成型弹丸成型及侵彻特性的数值模拟研究

起爆方式对双层药型罩爆炸成型弹丸（EFP）成型特征参数及终点毁伤效应具有重要影响。基于双层药型罩EFP战斗部静爆试验结果,利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元动力学软件研究了起爆点数目对双层药型罩EFP战斗部成型及侵彻特性的影响规律。研究结果表明：当起爆点数目在4～8时,双层药型罩EFP战斗部可起爆成型具有良好空气动力学特性及优良终点毁伤效应的带尾翼大长径比聚能侵彻体;当起爆点数目为6时,双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体终点毁伤效应的最大侵彻深度达到1.07倍的装药口径,较端面单点中心起爆方式获得侵彻体侵彻钢靶的最大深度提高了32%.     

冲击片雷管双裕度系数设计方法研究

为了提高冲击片雷管的设计可靠度,依据冲击片雷管的作用原理,以某型冲击片雷管为例分别计算了以输入刺激量、飞片速度等为特征参量的冲击片雷管裕度系数。结果表明,仅以输入刺激量表征产品设计裕度不能完全反映产品的可靠性状态,而辅助以飞片速度为特征参量的输出裕度系数则能更真实地体现产品的质量特性。提出了一种在雷管设计过程中同时考虑,以输入刺激量为特征参量的输入裕度系数和以飞片速度为特征参量的输出裕度系数的双裕度系数设计方法,来提高冲击片雷管裕度系数设计的科学性。     

传爆序列长通道冲击起爆的工程计算

本文介绍了传爆序列长通道不同距离的冲击波入射压力和到达时间的工程计算方法,结合试验结果及数值模拟结果讨论了使继发雷管可靠起爆的主要因素,得到了使M55针刺雷管可靠起爆的冲击波入射压力为8.0MPa.     

偏心起爆周向多爆炸成型弹丸战斗部实验研究

为进一步提高周向多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的毁伤效能,设计一种偏心起爆MEFP战斗部,制备了中心起爆和偏心起爆两种原理样机,并进行了静爆实验。结合数值模拟方法分析了周向球缺型药型罩形成爆炸成型弹丸(EFP)的成型及飞散过程,模拟结果表明,两点偏心起爆模式下,EFP成型后的长径比更大,且更密实;对两种不同起爆模式下MEFP战斗部的静爆实验结果进行对比,偏心起爆模式能够有效提升EFP毁伤元的平均速度、分布密度和侵彻威力。研究结果表明,两点偏心起爆可以有效提高MEFP战斗部的综合毁伤效能,为MEFP战斗部的设计与应用提供了参考。     

双层介质隔板试验及被发炸药冲击起爆特性分析

为研究双层介质隔板下被发炸药的冲击起爆特性,建立了考虑侧向稀疏波影响的被发炸药冲击波能量计算模型,并开展锰铜压阻传感器测压试验。获得了由有机玻璃与LY-12铝合金组合的双层介质隔板排序（两种不同波阻抗顺序）、总厚度h（30~60 mm）与厚度分配（有机玻璃厚度比例10%~90%）对透射到被发炸药中冲击波各参量的影响规律,试验验证了被发炸药透射冲击波压力及其冲击起爆情况。研究结果表明：选取波阻抗递增的排序时透射冲击波能量较低,对炸药的安全性更有利;随着总厚度的增加,透射冲击波能量逐渐降低,且下降幅度逐渐减小;透射冲击波能量随厚度分配的变化规律与总厚度有关,随着有机玻璃厚度比例的增加,透射冲击波能量呈不断递增（h=30 mm）、先递增再递减（h为40~60 mm）的趋势。     

飞片冲击起爆高能钝感高聚物粘结炸药的实验研究

为了对比奥克托今（HMX）基和三氨基三硝基苯（TATB）基高聚物粘结（PBX）炸药冲击起爆爆轰建立过程的差异,研究高能钝感炸药的爆轰成长特性,采用火炮驱动铝飞片实现平面冲击加载,建立一维拉格朗日锰铜压阻实验测试系统,得到高能PBXC03(以HMX为主)和高能钝感PBXC10(以TATB为主)炸药冲击起爆爆轰成长过程的不同拉格朗日位置处压力变化历史和前导冲击波时程曲线。结果表明：高能钝感PBXC10炸药的爆轰建立过程与高能PBXC03炸药明显不同,HMX基和TATB基PBX炸药冲击起爆和爆轰成长的物理机制存在较大差异。基于所得数据可标定高能钝感PBX炸药的反应速率方程。