某引信用延期体失效模式分析及改进设计

邱荣剑

（海军驻晋东南地区军事代表室，山西太原030027）

某引信用延期体失效模式分析及改进设计

邱荣剑

（海军驻晋东南地区军事代表室，山西太原030027）

为了解决某特种弹火药延期引信因延期体失效导致瞎火质量问题，根据延期体结构特点及作用原理，对影响其正常作用的因素进行了系统分析，根据分析结果提出了改进设计措施并进行试验验证，有效解决了该引信延期体失效（瞬燃、燃烧断火）的质量问题。

引信；瞎火；延期体；失效

某引信配用于特种弹上，属于火药延期引信。该引信主要由机械保险机构和火药延时机构组成，其作用原理为：发射时，发射药点火，膛内火药气体推动弹体运动，在惯性力的作用下，机械保险解除；发射药高温高压燃气推动弹体运动的同时，点燃延期体中的延期药，点传火序列工作，引信正常作用。在部队使用过程中发现该引信瞎火率偏高，经对瞎火引信拆卸检查发现，瞎火问题故障为两种状态：

一是，产品的保险机构已解除，火焰雷管处于待发状态，延期体部件的输出端未作用；

二是，延期体部件的输出端已作用，但保险机构未回转，火焰雷管仍处于隔离状态。

经原因分析和故障排查，瞎火的原因主要是延期体部件作用不可靠（瞬燃或燃烧断火），在对影响延期体正常作用的因素进行分析的基础上，提出了改进设计方案并进行试验验证，顺利解决了该质量问题。

1　导致延期体失效的因素分析

1.1发射膛压对延期体作用可靠性的影响

延期体中的延期药通过高温高压的发射药燃气点燃，这就要求延期体具有抗高膛压性能。影响延期体抗高膛压性能的主要是延期体内装药的厚度和密度。装药量偏少时延期管内的装药厚度相对偏低，压药压力较小时装药密度则偏低，均会导致延期体装药抗高膛压能力差，易造成延期药瞬间击穿或瞬燃。即，延期药作用时间极短，在保险机构为解除保险前火焰雷管已被点燃作用，造成引信瞎火。

1.2延期管材质对延期体作用可靠性的影响

延期体内的延期药能否持续燃烧与延期体延期管材质的散热比有较大关系[1]，延期药工作环境散热系数太高、散热太快，就有可能使得反应热量不足以维持化学反应导致延期体短火，造成引信瞎火。

1.3延期体中成分配比对延期体作用可靠性的影响

从化学热力学分析，延期体断火肯定是延期药在燃烧过程中，化学反应热量不足维持化学反应平衡过程需要，造成化学反应终止[2]。反应热量不足可能是延期体药剂级间能量传递不匹配；也可能是延期药配方不合理，自身放热量小，导致化学反应终止。该延期体点燃药与延期药之间成分单一，当压药层面两者之间没有足够燃烧能量值，使延期药燃烧过渡层面热能药维持热量偏低，易使压药层面或延期药在燃烧中断火。因此，延期药输出端无法作用，造成引信瞎火。

1.4长期储存对延期体的影响

延期体装药的输入端或输出端受潮会影响延期药的正常作用。因此，延期药不能可靠点燃或输出，使延期药失效造成产品瞎火。

2　改进措施

为解决延期体失效问题，针对失效分析结果，通过采用燃烧产物高强度，燃烧热高的引燃药与燃烧后固体残渣多且坚固的延期药进行匹配，并辅以混合装药工艺以减小药层之间的界面效应，可有效增强延期点火装置的抗高温、高压性能，并提高其延期精度。改进前后延期体结构图如图1所示，具体措施如下：

图1　延期体改进行前后装药结构对比

一是，在引燃药、延期药和输出药之间增加中间装药。中间装药的作用是保证装药结构中的燃烧效应能一级一级的放大稳定燃烧，并保证其燃烧产物有较高的强度能经受弹丸发射装药的高温、高压冲击，在保证延期时间的情况下能可靠的输出能量。同时考虑到延期管壳的材料为黄铜，其导热系数约为2.2 J/S·℃，远大于普通管壳材料不锈钢的导热系数0.75 J/S·℃.故选用红外辐射药为第一引燃装药，其燃烧稳定，爆热为800 J/g~1 200 J/g，能有效保障能量传递，燃烧产物为金属熔融物，强度高，能经受高温高压冲击[3]。如图1所示，中间装药主要由红外热能药和助燃药组成，通过增加中间装药提高燃烧能量，解决延期药燃烧中维持传递热能不足造成的断火问题。

二是，在延期体装药的输入端和输出端端面增加防潮漆，提高延期体长储性能。常用的防潮漆的主要有环氧树脂、缩醛胶、硝基漆、虫胶漆、硝化纤维素漆等。该延期体改进方案时选用了与药剂相容性好且可燃性好的硝化纤维素漆。

三是，提高压药密度和压药高度，增加压药强度。改进设计中，为保证延期时间的同时增加延期装药量，选用燃烧速度相对较快的延期药，将延期体压药压力由120 kg增加为2 000 kg，解决高膛压将延期药击穿或瞬燃问题。

3　试验验证

对改进后的延期体进行模拟极限条件下（最大点火压力下和最低点火压力下）的发火性及作用时间测试，延期体作用可靠、延期时间满足要求。为验证改进后引信作用可靠性，进行靶场射击试验，引信作用可靠性满足要求，较好地解决了延期药失效带来的引信瞎火的质量问题。

4　结束语

在延期体设计中要注意解决以下几个问题：

（1）延期管材质尽量使用散热差的材质，以减少燃烧能量的消耗；也可通过增大燃烧药面或提高燃烧热能，以维持延期药正常燃烧。

（2）采用输出能量波动不大的点火源，可以减少压力波动延期药状态的影响。

（3）做好压药过程中压药层与层之间的燃烧匹配关系（能量传递关系），保证燃烧层面之间能量传往下一层使其正常燃烧。

（4）防潮密封漆要充分考虑与接触药剂的相容性。

[1]刘敏，杨晓成.利用差示热法分析延期体断火原因[J].四川兵工学报，2009，（12）：108-110．

[2]王凯民.军用火工品设计技术[M].北京:国防工业出版社，2006．

[3]宋薇娜.一种提高延期体高温高压条件下延期精度的方法研究[J].煤矿爆破，2013，（2）：22-24.

Failure Modes Analysis and Improved Design of A Fuse’s Delay Element

QIU Rong-jian
（Military Representative Office of the Navy in the Southeast，Taiyuan Shanxi 030027，China）

In order to solve the problem of the quality of the blind due to the delay of the delay of the delay of a certain type of ammunition，according to the structural characteristics and the principle action of the delay element，the factors which influenced the efficacy of the delay element had been analysed，combine with analysis results，corresponding improving design scheme was presented and verified by experiment，effectively solved the delay element failure problem.

fuse；misfire；delay element；ose efficacy

TJ430

A

1672-545X（2016）10-0051-02

2016-07-26

邱荣剑（1980-），男，江西玉山人，工程师，硕士研究生，研究方向：信息化弹药及引信。