铝导爆索的研制

陈 雨，仵和平，杨 旗，蔺美君，刘建通



铝导爆索的研制

陈 雨，仵和平，杨 旗，蔺美君，刘建通

（北方特种能源集团有限公司西安庆华公司，陕西 西安，710025）

为了降低导爆索的制造成本和应用成本，研究一种外壳材料为铝的柔性导爆索。采用几种不同牌号、规格铝合金材料拉制导爆索，对铝导爆索多点点火、爆轰、同步性等性能进行试验。试验表明：铝合金材料可以满足导爆索的成形要求，铝导爆索在性能上接近银导爆索，在一些非关键和成本要求低的场合可以广泛应用。

柔性导爆索；铝管；爆轰；同步性

柔性导爆索由于具有良好的柔韧成形性，可远距离传递爆轰波，并且其爆轰波传递具有较高的定向性、可靠性及爆轰稳定性，在武器弹药系统中得到了广泛应用[1-2]。

现阶段大量使用的柔性导爆索主要为银导爆索，由于该导爆索的材料为纯银，使得其制造成本和应用成本居高不下，在不太关注成本的场合可以使用，但随着导爆索被更广泛地应用，材料、成本问题逐步引起使用方的广泛关注。本文研究一种成本低的铝导爆索，拟在一些非关键和成本要求低的场合来替代银导爆索。

1 铝导爆索设计

1.1 结构设计

小药量柔性导爆索应采用密度大、延展性能好和具有一定刚性的金属材料作外壳。目前，金属柔性导爆索主要选用铅锑合金、银等金属。铅锑合金密度较大，但强度较低，多用于切割索、延期索等；银虽有较好的延展性能，但是成本居高不下，多用于导爆索。由于铝合金既有一定的强度，又有较好的延展性，密度较低，故考虑采用铝合金材料进行导爆索的设计。有数据表明：铅锑合金外壳和铝外壳炸药在外径为0.70 mm时仍具有较高的传爆可靠性，但是铅锑合金外壳炸药的爆速较低，达不到理想的爆速。采用铝合金拉制导爆索若能满足导爆索对爆速的要求，爆轰可靠传播，那么选用铝作为外壳比银、铅材料更经济、实用。铝导爆索结构示意图见图1。

图1 铝导爆索结构示意图

1.2 拉制工艺设计

选用3种牌号不同规格的铝管拉制铝导爆索，拉制工艺借用银导爆索成熟工艺，在装药前对铝管进行热处理，降低铝管硬度，提高材料塑性，使铝管达到最充分的软化。通过试验确定不同牌号铝管不同的退火温度和时间，见表1。

表1 铝管退火温度和时间对照表

Tab.1 Anneal temperature and time of aluminum tube

采用3种铝合金，配合相应的退火温度均可以实现1mm直径导爆索的拉制，铝索表面光洁，没有出现裂纹、起皮、缩径等缺陷，成形良好。

2 铝导爆索的性能试验

2.1 爆速和线密度试验

2.1.1试验方法

用3种牌号铝管拉制1mm直径导爆索，分别在一根导爆索3处不同位置截取一定长度，采用断靶法[3]测试爆速，见图2。

测试原理为：将两条靶线分别缠到导爆索外表面上，连接成电路并处于通路状态，测量两条靶线间距离，雷管起爆导爆索输入端后导爆索内爆轰波传递至输出端，并使两条靶线由通路转为断路。读取导爆索起爆后靶线由通到断的时间，对应两靶线间距离即可换算成导爆索爆速。该测试方法装配简单方便，测试可靠，采用该方法测量爆速，不用考虑导爆索爆轰成长过程对爆速的影响，测试爆速更加准确。

图2 爆速测试

2.1.2不同规格铝管拉制不同直径导爆索的测试

对3种牌号4种尺寸铝管拉制的1mm直径导爆索进行爆速、线密度测试，爆速、线密度平均值见表2。

由表2可知，几种规格的铝管均可以实现导爆索的拉制。为进一步测试铝导爆索的性能，选用牌号1XXX、φ8mm×1.5mm规格的铝管拉制不同直径的导爆索，测试其爆速和线密度，试验数据见表3。

表2 1mm直径铝导爆索的爆速、线密度

Tab.2 The detonating speed and linear density for the aluminum detonating cord with 1mm diameter

表3 不同规格铝导爆索的爆速、线密度

Tab.3 The detonating speed and linear density for the aluminum detonating cord with different diameter

2.1.3不同弯曲半径及弯曲曲率导爆索的测试

受柔性导爆索使用、安装环境等因素影响，柔性导爆索需弯曲安装及工作[4]，因此对弯曲的铝导爆进行爆速测试。柔爆索的弯曲主要分为不同的弯曲角度与弯曲曲率[5]。

将1mm直径铝导爆索分别围绕直径为15mm、30mm、60mm、90mm的圆柱弯曲成90°，采用断靶法进行爆速测试，测试结果见表4。从表4的数据中可见，当弯曲曲率半径为7.5mm、弯曲角度为90°时，铝导爆索出现折断现象；弯曲半径对铝导爆索的爆轰传递速度有一定影响，与直线铝导爆索爆速相对比，弯曲曲率越大对铝导爆索爆速影响越小。

将1mm直径铝导爆索围绕直径为90mm的圆柱，分别弯曲成30°、60°、90°，采用断靶法进行爆速测试，测试结果见表5。

Paula Pérez Sobrino（2014：137-168）认为多模态隐喻理论需要进一步发展，需要建立概念相互作用模式赋予多模态信息更丰富的内涵。比如需要建立动态多模态概念整合模式(multi-modal conceptual integration patterns)以探究多模态表达结构。该模式下多模态输入的创造性融合在很大程度上受多模态隐喻和转喻的复合体的互相作用的制约和引导。

表4 不同弯曲曲率铝导爆索的爆速

Tab.4 The detonating speed for the aluminium detonating cord with different curvature

表5 不同弯曲角度铝导爆索的爆速

Tab.5 The detonating speed for the aluminium detonating cord with different bending angles

从表5的试验数据可见，弯曲角度对铝导爆索的爆轰传递速度有一定影响，与直线铝导爆索爆速相对比，弯曲角度越小对铝导爆索爆速影响越小。由于试验量小，不能准确地确定铝导爆索的最小弯曲半径及最大弯曲角度，但从试验结果初步判断，铝管拉制的铝导爆索爆速大于6 000s/m，线密度大于0.4g/m，满足导爆索实际安装、使用中对爆速和线密度的要求。

2.2 多点点火、起爆同步性试验

2.2.1试验方案

为了测试铝导爆索的点火、起爆能力以及导爆索爆轰传播的稳定性、均匀性，对导爆索进行一入多出的同步性能测试。采用两种装配方案的铝导爆索进行一路两出点火试验、燃烧同步性、爆轰同步性试验，如图3~4所示。

图3 装配方案1结构图

图4 装配方案2结构图

方案1中双孔隔板、单孔隔板和压药管壳采用502胶粘结，由于502胶流动性很强，常会出现药面有一层胶的现象，会造成接力药和点火药传递不稳定，试验中出现断火现象。方案2采用连接套和压药管壳螺纹连接固定双孔隔板和单孔隔板，可靠保证接力药和点火药界面接触可靠，试验中没有出现断火现象，燃烧稳定可靠，后续试验均采用方案2。

2.2.2多点点火试验

采用方案2装配1mm直径铝导爆索，进行一路点火试验、一路二出点火试验、一路四出点火试验和一路二出同步性试验，铝导爆索均能可靠实现点火，没有出现断火、瞎火现象，点火药燃烧稳定。1mm直径铝导爆索爆轰同步性试验结果见表6。

表6 1mm铝导爆索爆轰同步性试验结果

Tab.6 The result of detonation synchronization for 1mm aluminum detonating cord

2.2.3一路二出爆轰同步性试验

表7 不同直径铝导爆索爆轰同步性试验结果

Tab.7 The testing result of detonation synchronization

由于零件加工差异、组件装配误差、测试系统误差等综合因素均可造成爆轰同步性散差大，并且试验数量较少，因此不能准确确定铝导爆索一路二出爆轰时间差范围，还需进行大量试验验证。

2.2.4一路四出点火同步性试验

对铝导爆索进行一路四出点火同步性、爆轰同步性验证试验。一路四出导爆索装配方式见图5。

图5 一路四出装配方式

导爆索输出端采用隔板结构，使导爆索输出端燃烧火焰只能朝输出方向喷出，通过高速摄像采集图片数据，计算导爆索4路的同步性。经计算铝导爆索一路四出燃烧时间差为410ns，远小于1ms导爆索燃烧同步性指标。燃烧同步性试验图片见图6~8。

图6 雷管起爆导爆索

图7 导爆索点燃隔板点火器

图8 一路四出同步点火

3 结论

通过对几种不同牌号、规格铝合金材料拉制导爆索的工艺操作性进行研究，可知铝合金材料可以满足导爆索的成形要求。性能试验表明：

（1）铝导爆索爆速大于6 000 m/s，1mm铝导爆索线密度大于0.4g/m，满足导爆索实际安装使用对爆速和线密度的要求；

（2）铝导爆索能可靠实现单点点火、一路二出点火、一路四出点火等多点点火功能；少量试验数据表明一路四出点火燃烧时间差为410ns，远小于1ms导爆索燃烧同步性指标；一路二出铝导爆索爆轰同步性小于80ns，满足导爆索爆轰同步性要求。

（3）通过拉制工艺和性能数据充分说明铝导爆索在制造和性能上完全可以取代银导爆索，在一些非关键和成本要求低的场合可以广泛应用。由于试验数量有限，铝导爆索的性能参数范围还需进行大量试验验证，后续对铝导爆索的制造工艺、性能、环境适应性需进行更深一步的研究。

[1] 周美林,韩敦信,梁俊玉,黄毅民,只永发.柔爆索侧向起爆炸药柱的可靠性及多点起爆炸药柱的同步性[R].中国工程物理研究院科技年报,2000.

[2] 梁向前,张永哲,傅海峰,胡光川.双向线型聚能爆炸切割大直径螺栓的试验研究[J].中国水利水电科学研究院学报，2006,4(1):23-25.

[3] 李国新,程国元,焦清介.火工品实验与测试技术[M].北京：北京理工大学出版社,1998.

[4] F.Bonthux,Diverging detonation in RDX and PENT base- cured PBX[C]//7th Symp. On Detonation. Annapolis, USA: Office of Naval Research, Lawrence Livermore National Laboratory, 1981.

[5] 叶耀坤,温玉全,严楠.柔爆索弯曲爆轰延迟时间研究[J].火工品,2009(4):13-15.

Design on Aluminum Detonating Cord

CHEN Yu，WU He-ping，YANG Qi，LIN Mei-jun，LIU Jian-tong

(North Special Energy Group Co. Ltd., Xi’an, 710025)

To reduce the manufacture cost and the application cost for the detonating cord, a flexible detonating cord with aluminum case was studied. Adopting several aluminum alloys with different brands and specifications, the detonating cord was drawn, and the performance of multi-points ignition and detonation, as well as synchronization for the aluminum detonating cord were tested. The test results shows that the material of aluminum alloy can satisfy the requirement of shaping for the detonating cord, the performance of the aluminum detonating cord is close to that of the silver detonating cord, so it can be widely used in the occasions that the function is unimportant and the requirement for the cost is low.

Flexible detonating cord；Aluminum tube；Detonation；Synchronization

TJ45+7

A

1003-1480（2014）06-0009-04

2014-08-04

陈雨（1985-），女，工程师，从事作功类火工品设计。