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。     

RDX驱动台阶式飞片的速度试验研究

为提高RDX驱动台阶式飞片的可靠性,基于光子多普勒测速技术(Photonic Doppler Velocimetry,PDV)搭建了激光点火RDX驱动台阶式钛合金飞片的速度测试系统,试验研究了RDX装药量、飞片剪切厚度及飞片厚度对飞片速度的影响。结果表明：当装药量从40 mg增加至85 mg,飞片峰值速度由494.46 m·s^-1线性增加至591.86 m·s^-1;当飞片剪切厚度从0.2 mm增加至0.8 mm,飞片峰值速度由508.98 m·s^-1线性增加至557.53 m·s^-1;当飞片厚度从1.0 mm增加至2.5 mm,飞片峰值速度由561.32 m·s^-1指数衰减至397.34 m·s^-1,同时飞片动能由1.347J线性增加至1.688 J。因此,通过增加RDX装药量、飞片剪切厚度或飞片厚度可以提高RDX驱动飞片冲击起爆的可靠性。     

飞片材料对电爆驱动飞片速度的影响

采用任意反射面激光位移干涉测试技术(Displacement Interferometer System for Any Reflector,DISAR)分别获得了聚酯薄膜飞片、铝/聚酯薄膜飞片及铜/聚酯薄膜飞片在金属箔电爆驱动下的速度历程。结果表明,在充电电压为25.4 kV时,聚酯薄膜飞片在加速腔中的有效加速时间为1.6μs,最高速度约4.4 km·s-1;铝/聚酯薄膜飞片和铜/聚酯薄膜飞片在加速腔中的有效加速时间均大于3.0μs,最高速度均小于4.0 km·s-1。电爆驱动时,飞片材料对其运动特性有较大影响。金属/聚酯薄膜飞片相对于聚酯薄膜飞片更利于保持飞片的运行姿态,但飞行同样距离时其速度要低。     

全炸药飞片雷管

太安和奥克托今可用热丝起爆,它们在密封条件下爆燃时产生的气体压力足以使薄铝片破碎,破碎的高速飞片在撞击炸药时足以使炸药起爆。根据这一系列作用设计的雷管叫做全炸药飞片雷管。这种雷管的组成部分有:(1)热桥丝,(2)施主炸药,(3)产生飞片的铝板,(4)受主炸药,(5)传爆药。目前这种雷管有两种型号,即SE-1型和ER-322型。 SE-1型飞片雷管 SE-1型飞片雷管如图1所示:其外壳为1.2毫米厚的黄铜;桥丝为直径0.05毫米的镍铬合金(80％镍和20％铬)并用填充石棉的酞酸     

硅基平面微雷管设计研究

针对MEMS安全保险机构的发展对起爆单元平面化的需求,利用SOI片特有的三层结构,开展了硅基平面微雷管的设计研究。以SOI片的外延硅作为平面微雷管原位装药用专用电极,提升了微雷管结构与原位装药工艺的兼容性。以SOI片的本体硅作为装药腔体层,减少了微雷管的轴向尺寸,提高集成度。性能试验表明该硅基平面微雷管实现了发火及起爆下级装药的功能。     

冲击片雷管中圆环形爆炸箔驱动飞片能力的试验研究

利用磁控溅射和光刻工艺制备了圆形爆炸箔,采用光子多普勒测速系统(PDV)对方形爆炸箔和圆环形爆炸箔进行飞片速度测试,并开展了圆环形爆炸箔特征尺寸对飞片动能和速度的影响规律研究。研究表明:相比方形爆炸箔,圆环形爆炸箔驱动飞片获得的飞片速度高;影响飞片动能的主要因素为圆环形爆炸箔面积和圆环宽度,飞片动能随着圆环宽度的减小相应增加,当圆环宽度为0.14mm时,飞片动能达到最大。     

新型桥形状飞片雷管

型桥飞片雷管在基片上有一对隔开的导电区，隔开的导电区之间是桥，桥呈曲线型且有一空腔，飞片盖在桥上。     

复合层芯片飞片雷管

芯片飞片雷管包括基片、基片上的粘合层、粘合层上的导电层，导电层由二个焊盘以及连接二个焊盘的桥组成，导电层上有一层缓冲材料(缓冲层)，缓冲层上还有一个保护层，保护层只覆盖住两个焊盘，桥上没有保护层，只有飞片。缓冲层可防止保护层材料移动(migration)到导电层材料中去，反过来也防止导电层材料移动到保护层中去，同时还可更好地将飞片与桥粘接在一起。     

微尺寸叠氮化铅驱动飞片重要结构参数与飞片速度和能量的关系

为获得微尺寸叠氮化铅驱动飞片的重要结构参数与飞片速度和能量的关系,进行微装药驱动飞片的仿真研究.根据叠氮化铅的爆速与密度关系,拟合出基于 γ 律方程的叠氮化铅Jones-Wilkins-Lee状态方程参数;利用有限元分析软件AUTODYN建立叠氮化铅驱动飞片的仿真模型,并使用光子多普勒测速系统测得飞片速度-位移关系曲线...     

飞片雷管阀值分布对称性

我们通过测量飞片雷管阈值分布的对称性，以确认它的分布是否以中心为对称。测量结果如何是不对称分布。就意味着习惯所用的飞片雷管阈值正态分布假设是错误的，反之则证明这个假设的正确性。我们发现在10%-90%之间值的分布没有不对称，而且与阈值正态分布假设相比没有显著的差异。     

爆炸薄膜桥裂变飞片雷管

爆炸薄膜桥裂变飞片雷管由汽化沉积了桥层的基础层组成，例如，用喷涂方法。桥层由导电材料组成，包括与桥层大面积互联的桥部分。汽化沉积刚性裂变材料的无机绝缘层，例如喷射到桥层上。将飞片汽化沉积在绝缘层上，使飞片层与桥层电绝缘和／或热绝缘。直接将飞片层喷涂在桥部分上，喷涂的量至少是飞片层部分的量，桥的爆炸足以使相关绝缘材料由此而裂变，从而导致受主炸药(即二次炸药)冲击起爆。使用期间，有足够大的电流通过桥部分使桥部分快速汽化，桥部分汽化产生的膨胀气体和磁场使绝缘层和飞片层部分从由于桥下的汽化而裂变了的绝缘层组件中爆炸，并以足以使放置在离飞片一定距离的二次炸药材料爆轰的速度从基础层快速加速。通常，这个分离距离由叠加在装置上的带孔的飞片来保持，该飞片通常称之为隔板。     

冲击片雷管飞片参数设计与估算

通过改进电格尼能的计算公式及引用文献的数据，对冲击片雷管的飞片参数进行了设计估算。结果表明，在动能一定的前提下，应尽量取薄一些、轻一些、直径小一些的飞片。     

微型飞片雷管的炸药冲击起爆

本文介绍的是用爆炸箔起爆器(EFI)，又称微型飞片雷管，对低密度猛炸药如PETN的冲击爆轰传递(STD)EFI用200nF的电容器形成，电容器可以充电至3．5kV，这个电压可使铜桥爆炸。金属等离子体的膨胀可以使厚度为25岬的Kapton飞片以大约4mm/μs的速度加速。以作用时间为函数的电流的理论和实验评估与Kapton飞片飞行时间的直接测算有关，为计算飞片系统对炸药的最佳起爆和速度创造了条件。用以与电子条纹高速摄影机连接的64光学纤维带(每根纤维的直径为250μm)为基础的光学方法对9mm长、6．5mm直径的炸药样品的STD过程定了性。所获得的结果，(z，t)曲线图和2ns瞬时分辨率，为爆轰速度，爆轰波(DW)阵面曲线和惰性层中DW产生的冲击波(SW)压力的评估创造了条件。用这种高瞬时空间分辨率方法(high temporal-spatial resolution method)可能鉴别DW传播中的速度脉动。这种结果还显示了飞片速度、起始密度对STD过程和DW速度值的影响。     

PDV方法测量电爆炸驱动小飞片速度

为优化爆炸箔起爆器性能,采用光子多普勒速度测量技术(PDV)获得了电爆炸驱动小飞片的速度历程。设计了一种电爆炸驱动小飞片测试装置,可以产生Φ0.35 mm×25μm尺寸的小飞片,试验中未对飞片进行任何处理。对两发电爆炸驱动小飞片进行了PDV测速试验,获得了小飞片的速度历程,测得的有效时长约为160 ns。两发飞片的最大速度分别为4520 m·s-1和4330 m·s-1,速度差约为4%,一致性较好。飞片速度剖面有明显拐点。在拐点之前速度上升较快,在60 ns(0.1 mm位移)内达到了最终速度的75%。在拐点之后,速度上升相对变缓,在100 ns内完成了剩余25%速度的增加。     

低阻抗飞片雷管及其插接组件

飞片雷管包括一个装在雷管壳体里的炸药柱,和一个位于由一对印刷电路板限定的凹槽里的桥片。其中一块电路板放在桥片和炸药柱之间,且电路板上有一个中央开孔恰巧位于桥元件上方,使飞片在撞击炸药之前得以加速。这块带有开孔的印刷电路板,还在桥连接垫片和另一块印刷电路板上的金属镀层区域或垫片之间建立了连接,而这后一块印刷电路板上的金属镀层区域或称垫片,又与同一块板上另一面对应的金属镀层区域或垫片相连接。可以将各种不同的输入接头连接到金属镀层垫片上,包括一种能将面对面式连接垫片转变成同心连接垫片、并允许使用同轴连接器的转接器板。飞片雷管可以与插接组件一起使用。插接组件有一个与引信外壳气密式连接的插接简,还有一组可拆卸的、与飞片雷管上的输入接头相配合的输出接头,在对电子起爆器件进行周期性检查测试时,允许将雷管从上面拆下来。     

激光驱动飞片起爆HNS-IV飞片膜参数设计研究

设计了3种不同结构参数的飞片膜,基于激光驱动飞片起爆理论,进行了不同膜结构飞片的速度计算与测试,并完成了激光驱动飞片起爆HNS-IV压装药柱(ρ=1.566g/cm3)的实验,分别获得了其最低起爆阈值。结果表明实验结果与理论分析具有良好的一致性,在优化设计参数下,复合飞片起爆性能及稳定性优于单膜飞片。本研究为飞片膜的优化设计提供了参考。     

HNS-Ⅳ炸药驱动飞片速度及形态的数值模拟

为指导基于冲击片雷管驱动飞片的起爆传爆序列设计,采用数值模拟方法计算获得了六硝基茋(HNS-Ⅳ)炸药驱动不同材料(不锈钢、钛合金、铝),不同厚度(0.1～0.5 mm)和不同直径(3,4,5 mm)飞片速度与形态。计算结果表明:在同一厚度下,铝飞片的速度最高,钛合金飞片其次,不锈钢飞片最低,这与其密度关系相对应;对于同种材料,随着飞片厚度的增加,飞片速度逐渐减小,并趋于一个极值;不同直径飞片被爆轰剪切后,其有效直径均有所减小,其中,Φ4 mm和Φ5 mm飞片的有效直径相当,分别为3.6 mm和3.4 mm,Φ3 mm飞片最小,仅为2.8 mm。在爆轰波作用下,HNS-Ⅳ炸药驱动不同直径、0.10 mm厚度钛合金飞片,Φ4 mm和Φ5 mm飞片略呈球面状,而Φ3 mm飞片形态较为平整,分析认为冲击波反射驱动是其形态平整的主要原因。     

飞片材料经加速老化后对飞片速度的影响研究

为了掌握经长期贮存后的飞片材料在初始起爆条件下的飞片速度是否会发生显著性退化,采用光子多普勒测速仪对经71℃加速老化不同时间后的聚酰亚胺飞片材料形成飞片的速度迚行了测试。结果表明,针对不同时间加速老化后的聚酰亚胺飞片材料,在相同起爆条件下由其形成飞片的最大速度及飞片出炮筒时的速度均无显著性变化,且在一定炮筒厚度下,飞片出炮筒的速度没有达到最大值。