多模式复合引信安全系统技术路线研究*

张树云，秦栋泽，焦国太，赵燕涛，刘彩花（中北大学机电工程学院，太原　030051）

多模式复合引信安全系统技术路线研究*

张树云，秦栋泽，焦国太，赵燕涛，刘彩花
（中北大学机电工程学院，太原030051）

为了降低集束弹药的未爆弹率，提出了采用冗余技术实现引信的多模式复合化（近炸、触发、时间）的方法。介绍了A、B两种复合引信的技术路线，建立了两者的可靠性模型并应用蒙特卡洛法进行综合作用率仿真。结果表明：当各模块可靠度相同时，技术路线A的综合作业率在94%以上，技术路线B在99.1%以上，可见，技术路线B显著优于技术路线A，且满足未爆弹率小于1%的技术要求。因此多模式复合引信技术路线B将作为集束弹药引信改造的优先选择路线。

多模式复合引信；未爆弹率；冗余技术；可靠性；蒙特卡洛法

0　引言

集束弹药俗称子母弹，是依靠一定数量的子弹药形成一定散布面积与散布密度从而造成目标毁伤的武器。由于集束弹药未爆弹率较高，造成了严重的人道主义危害，从2001年开始这一问题就被提到《特定常规武器公约》（CCW）框架议事日程，至2012年6月，已举行了多次政府专家组会议，目前对于采取措施努力将未爆弹率控制到1%以下，减少人道主义危害已经达成共识。文中采用冗余技术实现引信多模式复合化（近炸、触发、时间）来降低未爆弹率。

1　多模式复合引信安全系统介绍

文中采用冗余设计来保证引信的可靠性。冗余设计是为了保证在系统某一部位出现故障，依靠引信系统中额外附加的装置或手段，仍能使引信系统正常工作。多模式复合引信作用顺序如下：接近目标时近炸模式开启；如果到达目标未起爆，触发模式引爆弹药；如果触发模式也未起爆，则由时间模式来引爆弹药。文中主要探讨多模式引信的技术路线，将为国内集束子弹药引信技术的改造提供帮助。

2　多模式复合子弹药安全系统路线设计

2.1两种技术路线设计

根据多模式复合子弹药安全系统作用条件——实现近炸、触发、时间三模式设计出A、B两种技术路线。该路线都是利用冗余设计，有多条作用线路。

A技术路线框图见图1，该系统的主要组成部分有：两个电源、4个解除传感器、两套控制电路、两套计时模块、两套触发机构、一套近炸模块以及两套安全与解除保险机构。其作用过程如下：首先利用子弹药抛撒过程中的后坐力以及下降过程中产生的旋转离心环境力接通电源并解除安全与解除保险机构的第一道保险（机械结构），其次当解除传感器感知到子弹药攻击目标的信息后迅速激活控制电路解除安全与解除保险机构上的第二道保险（电子），进而使引信实现“三模式”作用。

B技术路线框图见图2，该系统的主要组成部分有：两个电源、两套控制电路、两套计时模块、两套触发机构、一套近炸模块以及两套安全与解除保险机构。其作用过程如下：利用子弹药抛撒过程中的后坐或者旋转离心环境力解除第一道机械保险，同时接通控制电路的电源，控制电路工作解除第二道电子保险，进而实现“三模式”作用。

图1　技术路线A框图

图2　技术路线B框图

2.2两种技术路线可靠性模型

根据技术路线A、B的系统框图，构建出A、B的系统可靠性框图（见图3、图4），依据系统可靠性分析理论表示出系统总的可靠性表达式。

图3　技术路线A可靠性模型

图4　技术路线B可靠性模型

技术路线A的系统可靠性计算公式为：

P1是指电池1、解除传感器1和2、控制电路1以及安全与解除保险机构1（机械部分）所组成部分的可靠性；P2是指电池2、解除传感器1和2、控制电路2以及安全与解除保险机构2（机械部分）所组成部分的可靠性。

技术路线B的系统可靠性计算公式为：

3　相关的两种技术路线仿真试验

为了分析技术路线A、B的综合作用率，应用蒙特卡洛法对技术路线A、B的可靠度进行了仿真试验，模拟实验次数为1 000次，假设各个模块的可靠性范围如表1所示。

表1　技术路线变量设置

图5为技术路线A的综合作用率，图6为技术路线B的综合作用率，横坐标表示的是蒙特卡洛仿真打靶的次数。

4　试验结果分析

仿真结果表明在各简化模块的可靠度相同时，技术路线A的综合作业率在94%以上，则最大未爆弹率为6%；技术路线B综合作业率在99.1%以上，最大未爆弹率为0.9%，A技术路线很难满足未爆弹率小于1%，而B路线满足未爆弹率小于1%。

图5　技术路线A的综合作用率

图6　技术路线B的综合作用率

5　结论

文中采用冗余技术实现多种模式复合引信（近炸、触发、时间）的方式来降低未爆弹率。其最大特点是发火控制系统中同时具有多种功能和作用，并设有

可选的装定装置。文中研究了符合多模式复合子弹药引信作用的两种技术路线，通过仿真可知A技术路线的综合作用率下限低，则未爆弹率高；B路线的综合作用率下限高，则未爆弹率低，因此对于多模式复合引信应采用B技术路线。

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Research of Technical Route on Multi-mode Composite Fuze Safety Systems

ZHANG Shuyun，QIN Dongze，JIAO Guotai，ZHAO Yantao，LIU Caihua
（School of Mechatronics Engineering，North University of China，Taiyuan 030051，China）

In order to decrease the rate of unexploded cluster munitions，a method using redundancy technology to achieve multi-mode composite fuze（proximity，triggering，time）was presented.In this paper，two kinds of composite fuze technical routes A and B were studied，the reliability model was established and the comprehensive firing rate was simulated using Monte Carlo.The results indicate when the reliability of each module is alike，the fuze’s comprehensive function rate of technical route A is above 94%，whereas that of technical route B is more than 99.1%.Obviously，technical route B is significantly better than technical route A and satisfy the requirement of unexploded probability lower than 1%.Therefore multi-mode composite fuze technology route B will prior serve cluster monitions fuze.

multi-mode composite fuze；unexploded rate；redundancy technology；reliability；Monte Carlo

TJ430

A

10.15892/j.cnki.djzdxb.2016.01.016

2014-11-04

张树云（1989-），男，山西岚县人，硕士研究生，研究方向：探测制导与控制。