一种导弹安全和解除保险机构烤燃试验特性研究

◎海军装备部 黄凤军

◎淮海工业集团有限公司 刘小锋 崔海斌 张静静

一、引言

在制导弹药中，一般将常规意义上的引信根据产品特点分为两部分研究，一是引信，主要功能是用来探测、接收和信号处理；二是安全和解除保险机构，主要功能是保证导弹战斗部勤务处理安全，最小攻击距离前可靠解除保险，在引信控制下起爆导弹战斗部。

弹药引信是利用环境信息、目标信息或按照预先设定的条件，在保证弹药平时和发射时安全的前提下，对弹药实施起爆控制的装置。其功能有三个：1）在引信生产、装配、运输、储存、装填、发射以及发射后的弹道起始段上，不能提前作用，以确保我方人员的安全；2）感受目标的信息并加以处理，确定战斗部相对目标的最佳起爆位置；3）向战斗部输出足够的起爆能量，完全地引爆战斗部。第一个功能主要由引信的安全系统来完成；第二个功能由引信的发火控制系统来完成；第三个功能由爆炸序列来完成。这里所说的安全和解除保险机构包含了引信的第一个和第三个功能。

热环境在弹药寿命周期内普遍存在，弹药自身遭遇意外攻击而引发爆炸或相邻燃料起火即可产生高温环境。研究弹药在火烧条件下的热响应情况，对降低因意外事故而造成经济损失或人员伤亡的概率具有重要意义。烤燃试验是研究弹药热响应情况的重要方法，在不敏感弹药技术的六项基本试验当中，烤燃试验占了其中两项，快烤试验和慢烤试验。但是目前的各种试验研究更多的关注在炸药、发射药和弹体，很少涉及引信。引信作为弹药系统的安全和起爆装置，其装药的敏感性远高于弹药中的战斗部、发动机装药，在高温环境下引信更易被点燃，从而引爆战斗部引发事故，因此研究其在高温环境下反应情况对于提高弹药安全性具有重要意义［1］。本文主要针对一种安全和解除保险机构（以下简称“安保机构”）快烤和慢烤进行试验研究，对其试验方法和试验结果进行分析评价，旨在为同类产品的烤燃特性研究提供参考。

一、安保机构结构组成分析

产品的热响应特性主要受试验件的材料、结构布局、隔热设计、爆炸元件等因素影响。

本文研究的安保机构主要由壳体、两级保险机构、隔爆机构、爆炸序列等组成。

材料特性：外壳为铝件，单侧壁厚3mm，其余部分的材料主要为钢件和铜件。隔爆滑块在安全状态隔离爆炸序列，材料特性影响隔爆安全性和作用可靠性，选用45号钢。具体参数见表1。

表1 所用材料性能参数

火工品分析：爆炸序列由引爆雷管、传爆雷管、导爆管和用扩爆管组成，具体参数见表2。引爆雷管把引信传来的电能变成爆炸能，并由爆炸序列逐级放大，最后起爆战斗部。

表2 火工品种类

二、试验设计

（一）快烤试验设计

1、试验方法及原理

用一发安保机构置于燃料火烧环境中，直至其装药发生反应或达到规定的烧烤时间，依据安保机构试件的反应情况（壳体破裂程度、冲击波超压、验证板孔洞、剩余炸药残骸、影像和声音等）信息，判定安保机构试件的反应等级，评估被试导弹安保机构的快烤特性。

2、试验装置

由安保机构试件、油池、燃油、支架、点火包等组成。

安保机构试件：符合弹药产品标准的安保机构。

油池：尺寸可根据安保机构试件的尺寸确定，一般采用直径φ1m的油池，油池围沿超出油面的高度应不大于100mm。

燃油：一般选用航空煤油；

支架及限位装置：安保机构试件可选用悬挂方式或支撑网架方式安装固定。

点火包：将电点火头置于一个小型火药包中制成点火包，在油池燃油表面放置浸入汽油的易燃棉花包，将点火包放在棉花包上做成燃油点火源。

验证板：验证板尺寸一般用1.5m×1.5m×1mm，材料为Q235A，符合GB/T 700-2006要求。

3、测量仪器

温度测量系统：由热电偶、温度测量仪等组成。

4、录像设备和监视系统

录像设备至少需采用一台录像机：普通录像机拍摄幅频为30fps；录像位置应保证观察到安保机构及周边的最佳视场。

视频监视系统应可监视到试验现场全景和现场安保机构试件安装过程。

5、场地及环境条件

试验场地应平整无障碍物，并满足弹药预期反应等级和破片抛撒距离等要求。

环境条件：无雨、雪、风、大雾等影响试验结果的气象。

（二）慢烤试验方法

1、试验方法及原理

将安保机构试件置于慢速升温的加热炉中加热，直至其发生反应为止，根据安保机构试件装药的反应情况（壳体破裂程度、验证板孔洞、剩余炸药残骸、影像和声音等）信息，判定安保机构试件的反应等级，评估被试安保机构的慢烤特性。安保机构慢烤试验升温控制要求：试验开始时，以规定的升温速率将炉内温度升至规定的温度，直至规定温度或安保机构试件发生反应为止，试验全过程实时监测和记录温度数据。

2、试验装置

安保机构慢烤试验装置由验证板、加热炉套、安保机构试件等组成，将安保机构试件放在加热炉套内，用电热方式缓慢加热安保机构试件，直到安保机构发生反应。

安保机构试件：符合弹药产品标准的安保机构。

加热炉：温度控制精度不低于±1℃。外表应做隔热处理，防止环境气流温度变化对加热的影响；应采用强度较低的材料制成；安保机构试件应固定在加热炉内，炉壁与安保机构试件壳体柱面可直接接触。

验证板：尺寸1.0m×1.0m×2mm，材料为Q235A，符合GB/T 700-2006要求。

3、仪器设备

温度测量系统：温度测量系统由热电偶、温度测量仪等组成。

数码照相机：数码照相机应保证照片清晰度，像素不低于800万。

录像设备：普通录像机拍摄幅频为30fps，录像机位置应保证观察到弹药及周边的最佳视场。

4、场地及环境条件

试验场地应平整无障碍物，并满足弹药预期反应等级和破片抛撒距离等要求。

环境条件：无雨、雪、风、大雾等影响试验结果的气象。

三、试验结果分析

（一）评定标准

参照北约弹药安全信息中心颁布的AOP-7《军用爆炸材料鉴定手册》，结合安保机构的自身特点，制定安保机构危险反应等级评定标准，见表3。

表3 安保机构危险性反应等级判据表

（二）快烤试验结果分析

试验前后现场照片如图1所示。根据安保机构快烤试验现象和测试数据，可判定试验品在达到规定温度过程中，出现2次不同声响，最后一次有爆炸声音，试验后检查验证板发现存在轻微凹痕，壳体等结构件损坏消失。按照安保机构危险性反应等级判据可判定：快烤试验反应等级为Ⅰ（发火）。

图1 验证板试验后状态照片

（三）慢烤试验结果分析

慢烤试验后，试验样品结构完好，对试验残骸进行了拆解检查。

根据安保机构慢烤试验现象和测试数据，可判定安保机构仍处于安全保险状态，内部机构部分发生损坏，壳体发生轻微变形，验证板无穿孔、凹坑和塑性变形，隔爆件以下含能材料分解，有爆炸声音。按照安保机构危险性反应等级判据可判定：安保机构慢烤试验反应等级为Ⅱ（无影响）。

由于安保机构中爆炸序列，火工药剂种类较多，快烤和慢烤试验中，听见爆炸声响后，无法判定是那一种火工品作用了，后续同类产品进行烤燃试验时，可对产品进行改装，增加对单一火工品进行快烤和慢烤试验的研究。

四、结论

从安保机构烤燃试验特性的研究中可得出如下结论：

1、安保机构的烤燃特性与产品的结构设计、材料特性、火炸药种类相关，其中火炸药种类是决定产品烤燃特性的关键因素，结构设计和材料特性是制约要素。

2、安保机构爆炸序列承受快烤和慢烤环境烤燃响应特性不同。快烤环境下，升温速率迅速，爆炸序列容易产生爆炸反应；慢烤环境下，升温缓慢，爆炸序列易产生装药壳体变形和药剂分解。

3、通过对试验后残骸的拆解分析可知，适当的隔爆设计、隔热设计对可大幅提升产品的整体烤燃性能。

引信及安保机构作为弹药系统中的重要组成部分，发展不敏感引信技术对提高武器系统的安全性和战场上的生存能力，充分发挥其效能起着至关重要的作用。与国外相比，目前我国在不敏感弹药引信技术方面研究进展较为缓慢，制约了我国不敏感弹药的发展，应加快发展不敏感引信用火工品、起爆和传爆技术、缓解结构设计技术、防护材料技术、不敏感引信试验评估技术等多种技术途径的研究。