某柔性组合延期管延期时间分布规律

王晓鹏，王雨时，闻 泉，袁玉红，王 强



某柔性组合延期管延期时间分布规律

王晓鹏1，王雨时1，闻 泉1，袁玉红2，王 强3

（1.南京理工大学机械工程学院，江苏 南京，210094；2.安徽红星机电科技股份有限公司，安徽 合肥，231135；3.江西新明机械有限公司，江西 九江，332008）

针对某单兵火箭弹在生产验收高温试验时距预定落点10m处空炸，未能保证引信完成预定触发功能的故障，应用数理统计方法，对用于实现自毁功能的柔性组合延期管在不同环境温度下的延期时间实测数据进行了分布假设和假设检验。研究发现：该柔性组合延期管在不同环境温度下的延期时间都服从正态分布，但高温延期时间短，标准差也略小于常温的，而低温延期时间长，但标准差却较大；该柔性组合延期管在3种环境温度下的延期时间都能满足设计指标。为确保高温试验条件下不再出现空炸故障，有必要修改设计指标，适当延长1～2 s。

引信自毁；延期管；延期时间；数理统计；正态分布

引信自毁是减少战场遗留物、降低战争附带伤害的重要技术途径，近年来受到国际社会的高度关注和引信界高度重视。一般来说，非旋转弹非电引信实现自毁的唯一途径只有延期药技术。将延期药装入柔性金属管，再附加上输入药剂和输出药剂，制成柔性组合延期管。该技术简化了药盘压制工艺，实现了专业化和模块化生产，便于引信使用，结构密封后长贮寿命也得以延长。由于延期药自毁原理的自毁时间散布较大，所以柔性组合延期管的延期时间指标确定较为重要。延期时间过短，难以保证战术使用时最长飞行时间要求，可能会意外空炸，丧失预定触发功能，甚至造成前方己方士兵伤亡；延期时间过长，在近距离战术使用时又可能误伤己方冲锋士兵。

某柔性组合延期管配用于某单兵火箭弹触发引信，用于实现自毁功能。但在弹药产品试生产交验时发生了高温条件下火箭弹距预定落点约10m处空炸的故障，未能保证引信完成预定触发功能。

已有的研究文献只研究了环境温度或气压对延期药及延期器件的平均延期时间或药剂物理性能的影响[1-4]，环境温度对于延期药及延期器件的延期时间分布规律的影响却未见有相关研究文献。文献[5]提出了应用数理统计的方法估计时间引信的时间散布精度。

针对该空炸故障，本文以不同环境温度条件下的柔性组合延期管延期时间实测数据为基础，利用数理统计方法对比研究不同环境温度下柔性组合延期管延期时间分布规律，并与设计指标相比较，试图为故障排查和解决提供参考。

1 产品及其样本概述

某型柔性组合延期管设计延期时间为13.5～17.5 s，允许超延期时间指标上限至18 s，延期药为钨系延期药，钨含量约为三分之一。延期时间实测数据样本情况如表1所列。根据实测样本数据，利用数理统计知识，绘制在3种不同温度下的延期时间统计分布直方图，如图1所示。

表1 样本延期时间概述

Tab.1 The delay time of samples

2 分布假设、参数估计与假设检验

根据图1绘制的统计分布直方图，假设柔性组合延期管在不同温度下的延期时间分布服从正态分布，那么根据样本估计正态分布参数如表2所示。假设柔性组合延期管在不同温度下的延期时间服从以表2中各估计值为参数的正态分布，进行皮尔逊的2检验，假设检验结果如表3所示。

由表3中皮尔逊的χ2检验结果可以发现，柔性组合延期管在不同温度下的延期时间均服从假设的正态分布。

图1 柔性组合延期管在不同温度下延期时间统计直方图

表2 柔性组合延期管在不同环境温度下延期时间正态分布参数估计

Tab.2 The normal distribution parameter estimation of delay time in different environmental temperature

表3 柔性组合延期管不同温度延期时间正态分布2检验结果

Tab.3 The chi-square test results of normal distributions of delay time in different temperature

3 分析和讨论

经参数估计和假设检验得出柔性组合延期管在不同温度下的延期时间均服从正态分布，观察对比表2中的正态分布参数可以发现，随着温度的降低，柔性组合延期管的平均延期时间均值变大，标准差变大，即延期时间逐渐变长，但散布范围变大。绘制3种环境温度下的延期时间在6范围内的正态分布概率密度曲线，如图2所示。

由表2和图2可以明显看出柔性组合延期管延期时间在不同温度环境下的均值变化以及散布变化。低温环境有助于延长柔性组合延期管延期时间，但延期时间散布较大，影响产品性能稳定性；高温环境柔性组合延期管延期时间散布小，产品性能稳定，但延期时间变短。

按假设的正态分布概率函数计算得3种温度情况下的延期时间概率区间，如表4所示。

图2 3种环境温度下延期时间正态分布概率密度曲线

表4 按正态分布计算得延期时间概率区间

Tab.4 The delay time interval according to the probability calculated in the normal distribution

对比表1与表4中极值数据，发现样本极值概率与表4中按正态分布计算得到的极值概率区间吻合得很好。说明此方法可用于分析延期时间散布规律和预估小概率极限值，可为延期药及延期器件作用可靠性和时间精度的优化设计提供参考。

4 结束语

根据某型柔性组合延期管不同温度环境下延期时间实测数据，经绘制统计直方图、分布假设、参数估计和假设检验，发现钨系延期药装入柔性组合延期管形成的延期时间服从正态分布，且高温延期时间短，标准差略小于常温的，而低温延期时间长，但标准差却较大。

钨系延期药装入柔性组合延期管形成的延期时间受环境温度影响较小，因而适合作为自毁延期药剂。研究发现该型号柔性组合延期管在3种环境温度下的延期时间均能满足指标要求。

火箭外弹道影响因素较多，如风等，有可能使全弹道飞行时间变长。而高温环境下柔性组合延期管延期时间变短，火箭发动机推力又变大，全弹道飞行时间变长。高温加阵风扰动是延期时间指标确定的极限环境。在充分论证基础上宜适当调整指标，需考虑钨系延期药延期时间受钨粉含量、粒度等影响较大而加大1～3s，为批量生产性能漂移留出裕度。

[1] 叶耀坤,丁峰,严楠,等.火药物理性能随温度变化的连续测试方法研究[J].火工品,2014(1):38-41.

[2] 郑险光.环境温度对工业电雷管延期时间的影响[J].爆破器材,1997,26(2):14-16.

[3] 彭加斌,苗久厂,李哲雨,等.环境气体压力对钨系延期药铅皮延期索燃速的影响[J].火工品,2013 (4):29-32.

[4] 马勇,马志刚,石玉硝,等.环境压力对铅芯延期时间的影响[J].爆破,2013,30(3):120-124.

[5] 王宝兴.应用数理统计的方法估计时间引信的时间散布精度[J].兵工学报（引信分册）,1979(1):28-40.

Distribution of Delay Time for A Flexible Combination of Delay Collar

WANG Xiao-peng1, WANG Yu-shi1, WEN Quan1, YUAN Yu-hong2, WANG Qiang3

(1. School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, 210094;2. Anhui Hongxing Electrical Technology Co.Ltd., Hefei, 231135；3. Jiangxi Xinming Machinery Co.Ltd., Jiujiang, 332008)

Aimed at the problem that a man rocket early burst at 10m away from the pre-placement, during high- temperature test of product acceptance, the distribution of delay time for a flexible combination of delay collar used in this man rocket fuze were analyzed, based on the test data in different temperature with mathematical statistics. The study shows that the delay time in different temperature all obey the normal distribution, but the mean in high temperature is shorter than that in normal temperature, and that in low temperature is the longest, the standard deviation in normal temperature is larger than that in high temperature, and that in low temperature is the largest. The study also shows that the delay time in three different temperature all meet the target. It is necessary to extend 1 ~ 2 s for the design target of delay time, in order to avoid airburst in high temperature.

Fuze self-destruction；Delay collar；Delay time；Mathematical statistics；Normal distribution

1003-1480（2014）05-0006-03

TJ45+5

A

2014-05-14

王晓鹏（1989-），男，在读硕士研究生，从事现代引信技术研究。