新型固态碘化银烟条及播撒装置的研发与应用

邹春根 王雪霖 罗喜平

（江西新余国科科技股份有限公司，新余 338034）

新型固态碘化银烟条及播撒装置的研发与应用

邹春根 王雪霖 罗喜平

（江西新余国科科技股份有限公司，新余 338034）

飞机、发射架、地面燃烧播撒炉、机载播撒装置、火箭弹、高炮弹、烟条和焰弹是人工影响天气作业的主要装备。为更好地服务我国人工影响天气事业，为人工影响天气作业提供多样高效的装备，本文阐述一种新型固态碘化银烟条及其多种播撒装置的研发与应用。

人工影响天气 作业装备 固态碘化银 播撒装置

引言

利用飞机携带并播撒AgI催化剂的方式实施大规模人工增雨效果较为显著，而对高海拔地区或高山，在条件适当的情况下，采用地面烟炉燃烧烟条播撒AgI催化剂增雨、增雪，则更安全、易行。在市场调研和上述认识的基础上，研发出一种新型固态碘化银烟条及其播撒装置，即Y1000-1型固态碘化银烟条、DL40-1型立式地面烟炉及KB5-1型飞机播撒装置。

1 研发依据

1.1 Y1000-1型固态碘化银烟条的设计要求

Y1000-1型固态碘化银烟条指标性能要求如下：直径为φ60mm；长度为（1043±5）mm；质量为（4.2±0.08）kg；催化剂携带量为（2±0.05）kg；AgI含量为42g；焰剂成核率为6.0×1015个/根（-10℃，2m3）；使用温度范围为-40～50℃；在置信水平0.7条件下，可靠度为99%。

1.2 DL40-1型立式地面烟炉的设计要求

DL40-1型立式地面烟炉指标性能要求为：（1）具有远程无线控制功能，也兼备近程有线控制的功能；（2）使用自备电源供电；（3）配制无线通信接收器及可编程控制器等，由电脑编程并输入控制程序；（4）作业过程的每个动作都有反馈信息或状态报告，使指挥中心能及时判断烟条状态和作业情况。

1.3 KB5-1型飞机播撒装置的设计要求

KB5-1型飞机播撒装置指标性能要求为：（1）装置外形采用流线型结构，满足飞机飞行的空气动力学要求；（2）单一装置整体重量≤70kg；（3）各装置装载烟条弹5枚，连续作业时间为200min；（4）固态AgI烟条装载于该装置上，通过飞机上的控制器控制发火。

2 产品设计

2.1 Y1000-1型固态碘化银烟条的设计

2.1.1 总体设计方案

设计总体方案如图1所示。选用环氧酚醛玻璃纤维复合材料制作产品的外壳和聚氯乙烯材料制作内衬，利用环氧酚醛玻璃纤维的抗烧蚀性、聚氯乙烯的自熄性，设计成复合热防护层，有效解决产品长时间燃烧的热防护问题；在用于火箭弹上的BR-91-Y型焰剂的基础上，通过调整配方中可燃剂的成分，方便装药，提高焰剂的稳定性和作业安全性和效能。

图1 Y1000-1型固态碘化银烟条总体结构示意图

2.1.2 外管、阻燃管和内管设计

外管：为保证壳体具有足够的刚度和良好的隔热性，外管选用玻璃钢管；外管直径与国内同类产品一致为60mm，做到可通用互换。

阻燃管：采用PVC型材，套在内管外面。利于其自熄性和隔热性，对外管起到热防护作用。

内管：由玻璃钢材料加工成型。依据总体设计并利用BL型防雹增雨火箭弹发动机装药工艺技术，为使焰剂与内管粘接在一起，其内壁用环氧树脂胶化处理粘上一层过渡药。

2.1.3 装药方案设计选择

国内同类产品目前采用的方案是采用焰剂经造粒后压制而成，此方案可作为方案一。此方案的优点是焰剂配方可不作较大改进即可使用；缺点是受工艺限制，一根烟条需装多股药柱，工艺较复杂，且每股药柱间的界面会有熄火现象。

方案二是借助火箭发动机的PVC复合推进剂技术和R-90-Y焰剂配方改进经验，研制一种新型的焰剂配方并利用成熟的PVC复合推进剂生产工艺技术和生产设备，在提高产品性能的基础上，提高劳动生产效率和降低产品成本。本方案的工艺过程是：对内管进行胶化处理并粘上一层PVC粉→焰剂在真空状态下浇注装药→焰剂高温固化→整形。

基于以上比较，选择方案二装药。

2.2 DL40-1型立式地面烟炉的设计

2.2.1 烟炉炉体的设计

查阅相关技术资料，调研同类型产品的结构，确定出烟炉炉体的设计方案。选用1Cr18Ni9Ti的不锈钢材料制作本烟炉。主体设计为长方形模块式组合体，用螺栓在其内部联接，并在它们的联接处用耐高温密封胶填充胶接。烟炉的导烟管设计为圆柱形，组装后烟炉炉体外形线条鲜明、整体协调、美观。烟炉炉体结构如图2所示。

图2 DL40-1型立式地面烟炉炉体图

2.2.2 远程无线控制及信息反馈系统的设计

根据系统的控制要求，选用三菱公司生产型号为FX1N-40MT的可编程控制器（简称PLC）作为本系统的程序控制工具，在PLC上装有SR232通信接口，并经过较复杂的程序编制，用以实现作业指令准确交换，根据作业指令系统自动检测和自动点燃烟条，准确反馈作业信息等。

2.2.3 供电系统设计及其与自动气象站的联网

供电系统选用12V、20A/h免维护电瓶供电，电瓶的充电由12V、40W太阳能充电器提供充电。将太阳能电池板的安装仰角的设计为可调整，即可最长时间吸收太阳的能量。考虑到烟炉主要在高山上使用，在太阳能充电系统的支承架上安装了避雷针。

为更好地采集烟炉工作区域的气象信息，DL40-1型立式地面烟炉能与多要素自动气象站联网使用，其整体联接如图3所示。

图3 DL40-1型立式地面烟炉与供电系统四要素自动气象站联网图

2.3 KB5-1型飞机播撒装置的设计

2.3.1 总体结构设计

根据研制要求，查阅相关技术资料并调研国内外同类型产品的结构，设计出KB5-1型飞机播撒装置，安装形式如图4所示。

图4 KB5-1型飞机播撒装置安装示意图

飞机播撒装置控制器

机

2.3.2 播撒器设计

根据设计要求，设计的方案一播撒器如图5所示。

图5 播撒器方案一结构图

方案一的整体结构较紧凑，加工较方便，但可能出现以下两个问题：一是气流在通过头部组件的进风口进入播撒器时，会从头部组件与芯体组件结合部的间隙中进入点火装置中，点火装置中的导线及导线与点火触头的连接部将会受到高速气流的冲击。二是气流在通过头部组件的进风口进入播撒装置后再通过通风管进入到主体组件的腹腔内，高速气流在冷却烟条的同时，也直接作用在播撒器上，易形成较大风阻不利于飞行安全。

要解决上述问题，就必须使头部组件与芯体组件的结合部无间隙，并尽量使气流少作用于播撒器本身。为此我们将整体结构作了调整，将头部组件的引风管与外圆锥套设计为一个整体并加长了引风管，使其不受高速气流的冲击。调整后的方案二如图6所示。

图6 播撒器方案二结构图

方案二可避免高速气流冲击点火装置和造成外壳变形等问题的发生。所以，确认方案二为本项目的最终设计方案。

2.3.3 控制器的设计

控制器工作原理：采用12V 9000mA锂电池或机载电源供电，通过旋钮开关选择相对应的通道检测电阻；当需发射时，将钮子开关拨至点火位置，按下点火开关点火。

该控制器低能耗、体积小，重量轻，操作简便；具有检测外线路通断，读数准确；电阻数字表采用数码管制作技术，大屏显示，便于夜间读数。

2.3.4 控制线缆的选用和控制线路设计

控制线缆采用金属网状编织层屏蔽线缆，保证信号传输稳定准确可靠。设计了如图7所示的控制线路，由控制器、控制线缆、播撒器及航空插座等组成。

图7 控制线路简图

3 应用情况及结论

新型固态碘化银烟条及其播撒装置研发定型后，在国内多个省份人工影响天气作业中得以应用且效果良好，在国家重大节日气象保障中也得以充分应用并获得国家有关部门的表彰。经应用验证，新型固态碘化银烟条及其播撒装置可满足设计与使用要求。

[1]李连起，李会群.人工防雹增雨工作中几个问题的探讨[J].山西气象，1999，（4）：46-48.

[2]郭学良.大气物理与人工影响天气[M].北京：气象出版社，2001.

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[4]孙竹，何善亮.数控加工与编程操作[M].北京：机械工业出版社，2005.

[5]徐汇音，祖国庆.机械设计基础[M].成都：西南交通大学出版社，2006.

The Development and Application of a New Solid AgI Smoking Article Rod and Spreading Devices

ZOU Chungen, WANG Xunlin, LUO Xiping
(Jiangxi xinyu national science technology Co., Ltd., Xinyu 338034)

Aircraft, launchers, ground combustion sown furnace, airborne seeding devices, rockets, high shells, smoking article rod and flares are the major equipment of the weather modification. In order to serve the cause of weather modification better, In order to Offers a variety and efficient equipment for the artificial weather modification operations, This paper describes the development and Application of a new solid AgI smoking article rod and spreading devices.

weather modification, operating equipment, solid AgI, spreading devices

本项目获得江西省科技进步二等奖（J-12-2-04）。