热威胁下不敏感引信反应等级的界定方法

石彩玲，郭 岩，郭东敏

(西安机电信息技术研究所，陕西 西安 710065)

0 引言

为降低传统弹药遭遇剧烈外界刺激时造成的附带损伤，欧美等发达国家于20世纪70年代开始发展不敏感弹药(insensitive munitions，IM)技术，通过一系列模拟试验来进行不敏感弹药反应等级评定，形成了较为完善的试验方法和评估体系。北约弹药安全性试验方法和评估体系自1988年颁布至今已被15个国家批准认可。在美国，不敏感弹药规范已经正式得到法律批准，成为发展不敏感弹药的设计准则[1]。

不敏感弹药的要求并不是独立的，而是武器系统总体性能的一部分，作为弹药的重要组成部分，引信也应满足不敏感弹药的要求[2]。北约AOP-39要求引信安装到战斗部上的整装弹进行不敏感弹药试验时不能降低战斗部原有的不敏感弹药特性[2]。引信自身的不敏感引信反应等级的界定国外未见相应的报道。国内不敏感弹药引信在起爆不敏感主装药和排气技术方面取得一定进展：发现环形和环锥形传爆药柱较常规圆柱形传爆药柱的起爆威力明显提高[3]，利用多点同步起爆网络起爆环形传爆药柱能有效提高传爆药柱的输出威力[4]，通过设计泄压孔能有效降低引信在慢速烤燃条件下的反应剧烈程度[5]，排气口设计在引信与战斗部相邻的外露零件上的引信内部排气路径能够实现烤燃环境下传爆药反应产生气体的向外排放[6]；但国内在评价体系方面尚属空白[2]，不能指导引信对热威胁的反应程度进行评定。本文针对此问题，提出了热威胁下不敏感引信反应等级的界定方法。

1 国外不敏感弹药反应等级的界定方法

弹药反应是指某弹药由于某种威胁或多种威胁刺激而产生的结果(如爆炸、超压、破片飞溅和热)[7]。目前，世界上形成了6种主要的弹药安全性试验评估体系，即北约不敏感弹药评估试验标准体系、美国MIL-STD-2105D非核弹药危险性评估试验标准体系、法国DGA/IPE 211893弹药需求试验标准体系、英国JSP520弹药安全性试验考核标准体系、德国BM-VG FüSIV3弹药安全性试验考核标准体系和意大利DG-AT安全性试验考核标准体系。其中英国和德国借鉴并遵从北约不敏感弹药评估和试验标准，意大利结合了北约和法国的弹药安全性试验考核标准[8]。由北约、美国和法国的相关试验标准体系，弹药反应等级的界定见表1[8-10]。

表1 弹药反应等级的界定Tab.1 Definition ofammunition response level

续表1

引信与战斗部相比，尺寸较小、壳体强度较低、装药量少。北约AOP-39规定的不敏感弹药反应等级界定方法适用于全备弹试验或大型弹药(如导弹)的部件级试验(如发动机和战斗部)；美MIL-STD-2105D规定不敏感弹药试验依照北约全尺寸试验规程的相关内容进行；法DGA/IPE 0260号令规定的弹药反应等级的界定方法基于AOP-39进行了修改。因此，表1中规定的方法不适用于引信。

2 热威胁下不敏感引信反应等级的界定方法

引信按照GJB165.4—1986《引信实验室试验第4部分：引信爆炸完全性试验》中的相关方法进行爆炸完全性试验时，正常应发生爆轰反应：传爆管应爆炸完全，不得留有残存药粉。

中大口径榴弹引信传爆药装药密度(1.60±0.05)g/cm3，质量16 g，金属外壳有铝制压螺、钢制引信体和钢制传爆管壳。其中，传爆管壳与传爆药直接接触，壁厚4 mm，底厚1 mm，为传爆管壳的薄弱处。引信结构如图1所示，爆炸完全性试验残骸如图2所示。

图1 中大口径榴弹引信结构Fig.1 Structure of medium and large caliber grenade fuze

图2 爆炸完全性试验残骸Fig.2 Detonation completeness test wreckage

以中大口径榴弹引信为对象，参照其爆炸完全性试验结果，比对国外不敏感弹药反应等级的界定，提出引信反应等级的界定见表2。

表2 引信反应等级的界定Tab.2 Definition of fuze response level

3 应用实例

3.1 试验方法

以中大口径榴弹引信为参试产品分别进行热威胁的模拟试验——快速烤燃试验和慢速烤燃试验，试验过程中均用计算机记录并采集温度-时间曲线。慢速烤燃试验时，参试产品置于慢烤炉中，由慢烤炉提供热源，温度调节器控制慢烤炉的升温速率，以一定升温速率逐渐加热直至反应结束，用热电偶测量参试产品发生响应时的表面温度。快速烤燃试验时，参试产品置于金属网上，放置在自制燃料池(1 000 mm×1 200 mm×730 mm)中心位置，下表面与油面距离410～420 mm；采用航空燃油为燃料；用热电偶测量参试产品周围火焰温度。

3.2 参试产品状态

快速烤燃试验和慢速烤燃试验产品为裸引信，含能材料只有传爆药(装药密度1.60 g/cm3，质量16 g)，有两种结构：状态1为引信原结构，传爆管壳的薄弱处为其底面，厚1 mm；状态2采取了排气设计，传爆管壳的薄弱处为其底面，厚1 mm，引信体的薄弱处为其下端薄壁处，厚0.9 mm。

3.3 试验结果及评定

将试后引信的压螺、引信体、传爆管壳和传爆药的行为分别与表2中相关内容进行对比，评定引信的反应类型。快速烤燃试验5发，参试产品试后残骸见图3，试验结果及评定见表3。

图3 快速烤燃试验残骸Fig.3 Fast cook-off test wreckage

表3 快速烤燃试验结果及评定Tab.3 Results and evaluation of the fast cook-off test

慢速烤燃试验9发，参试产品试后残骸见图4，试验结果及评定见表4。

应用界定方法对快速烤燃和慢速烤燃试验结果进行的评定表明：选取引信金属外壳和传爆药作为引信行为对象，定位准确、易于观察；关于试后引信金属外壳和传爆药行为的描述清晰、层次分明，可有效指导引信对热威胁反应程度的评定。

3.4 推广应用

以中大口径榴弹引信为参试产品进行综合刺激的模拟试验——殉爆试验。试验2组，每组试验的参试产品包括主发引信1发和被发引信4发，按典型包装方式独立包装后放入包装箱内，被发引信状态与热威胁模拟试验产品的状态相同。将试后被发引信金属外壳和传爆药的行为分别与表2中相关内容进行对比，评定其反应类型。被发引信试后残骸见图5，试验结果及评定见表5。

图4 慢速烤燃试验残骸Fig.4 Slow cook-off test wreckage

表4 慢速烤燃试验结果及评定Tab.4 Results and evaluation of the slow cook-off test

图5 殉爆试验被发引信残骸Fig.5 acceptor fuze wreckage of sympathetic deonation test

表5 殉爆试验结果及评定Tab.5 Results and evaluation of the sympathetic deonation test

应用界定方法对殉爆试验结果进行的评定表明：界定方法可以指导引信对综合刺激反应程度的评定。

4 结论

本文提出了热威胁下不敏感引信反应等级的界定方法。该方法选取引信金属外壳和传爆药作为引信行为对象，依据其烤燃试验后的自身行为定性评定引信在热威胁下的反应程度。应用实例表明：该方法界定清晰、应用方便，可指导引信对热威胁模拟试验结果的评定，有效界定热威胁下引信的反应等级，也可指导引信对综合刺激模拟试验结果的评定。