M739A1引信自调延期机构作用机理分析

2020-10-27宋佳祺李广进王宏伟

沈阳理工大学学报 2020年3期

赵铮，宋佳祺，李广进，王宏伟

(1.陆军装备部驻沈阳地区军事代表局，沈阳 110015；2.辽宁华兴机电有限公司，辽宁锦州 121017)

美国M739A1引信主要机构之一——“延期机构”具有良好的使用性能，被广泛应用于世界多国弹药产品及我国国产化产品中[1-2]。经多国实战检验，证明该类型产品具有良好的综合作战性能。与此同时，研究机构围绕该型产品建立了多个动力分析计算模型，为进一步进行引信优化设计提供了理论基础[3-4]。但是，对用于相对薄弱目标射击时的作用效果缺乏相应分析[5-6]。因此，本文就该机构用于相对薄弱目标射击时，机构能否完成作用过程进行分析，便于为该机构的使用条件提供依据。

1 M739A1引信自调延期机构作用机理及分析计算

1.1 自调延期机构作用原理

自调延期机构结构如图1所示。

图1 M739A1引信自调延期机构

由图1可知，装在活机体上的两个离心子，被击针座凸台挡住，限制活击体前移；发射时，两个离心子由于离心子簧抗力及自身惯性力产生的摩擦阻力同时作用不能外撤，逐渐解除对活机体部件的限制。出炮口后，随着后坐惯性力的减弱，两个离心子外撤到位，解除对活击体部件的限制，锁瓣在离心力作用下旋转到位，阻止离心子复位。

飞行时，由于受空气阻力及章动作用，引信内部的活动零部件受到向前的爬行力和章动力的同时作用，但由于活机体部件自身的质量偏心产生的离心力而形成的摩擦阻力与活机体簧抗力之和大于活机体部件向前的爬行力和章动力之和，活机体不能向前运动，因此，自调延期机构在弹道飞行时，处于安全状态。

接触目标后，在目标阻力作用下，活机体部件及滑套受减速惯性力作用，克服活机体簧及滑套簧的抗力和摩擦阻力前冲到位，释放下钢珠；当减速惯性力逐渐减弱，滑套簧抗力大于滑套所受的惯性力时，滑套簧推动滑套下移到位，解除对上钢珠的限制，释放击针，击针在击针簧的作用下击发。

该机构缷载发火的动作原理表明对水面舰艇或岸上工事等具有一定厚度目标作用时能够形成“空穴效应”，达到较好的作战效果。

1.2 自调延期机构动作条件计算

1.2.1 计算活击体部件前冲条件

活击体部件前冲条件如式(1)所示。

(1)

式中：a0为活机体部件前冲时弹丸阻力加速度(m/s2)；R0为活机体簧刚度(g/mm)，R0=13.22；

h0为活机体簧装配状态下被压缩的高度(mm)，h0=48.64；g为重力加速度(m/s2)，g=9.81；M0为活机体部件质量(kg)，M0=25.9×10-3。

计算得a0≥223.5m/s2。计算结果表明，当弹丸阻力加速a0≥223.5m/s2时，活机体部件可以前冲。

1.2.2 计算滑套运动条件

滑套前冲条件如式(2)所示。

(2)

式中：a1为滑套簧前冲时弹丸阻力加速度(m/s2)；R1为滑套簧刚度(g/mm)，R1=80.36；h1为滑套簧配状态下被压缩的高度(mm)，h1=16.39；M1为滑套质量(kg)，M1=2.6×10-3。

经计算a1≥0.5×104m/s2。

滑套下移条件如式(3)所示。

(3)

式中：a2为滑套前冲时弹丸阻力加速度(m/s2)；h2为滑套簧配状态下被压缩的高度(mm)，h2=17.28；

经计算a2≤0.4×104m/s2。

2 自调延期机构对相对弱的目标射击分析计算

2.1 自调延期机构活机体启动条件

以500m/s着速对1mm钢板射击为例计算，自调延期机构活机体部件启动条件如式(4)所示。

a-a0≥0

(4)

其中

(5)

式中：a为弹丸阻力加速度(m/s2)；a0为(1)式求得，a0=223.5；Vba为弹丸临界穿透速度(m/s)；H为弹丸弧形部长度(dm)，H=2.03；b为目标厚度(dm)，b=0.01；α为弹丸着角(°)，α=0°。

经计算Vba=35m/s、a=3007.6m/s2>a0，活击体部件可以启动。

2.2 自调延期机构活机体运动到位条件

自调延期机构完成作用过程，不仅需要活机体部件可以启动，而且需要运动到位，才能保证击针满足击发条件。即活机体部件运动起始动能应大于活机体部件的摩擦阻力功，其推导公式如式(6)所示。

E-E0≥0

(6)

其中

(7)

E0=Ef1+Ef2

(8)

VH=V0-Vr

(9)

(10)

(11)

式中：E为活机体部件运动起始动能(N·m)；Ef1为活机体部件产生摩擦阻力功(N·m)，Ef2活机体部件克服弹簧抗力消耗的能量(N·m)；Ef2=0.0272；m为活机体部件质量(kg)，m=25.9×10-3；r0为活机体部件与弹轴偏心距(m)，r0=0.5×10-3；l为活机体部件运动到位行程(m)，l=4.87×10-3；η为火炮缠度(倍口径)，η=30.6；V0为弹丸着速(m/s)，V0=500；Vba为弹丸临界穿透目标速度(m/s)，Vba=35.04；Vr为弹丸穿透剩余速度(m/s)；VH为活机体部件起始运动速度(m/s)。

经计算VH=1.23m/s、E=0.0195N·m、E0=0.0591N·m，E-E0=-0.0437N·m<0，不满足E-E0≥0条件，因此，活机体部件将不能运动到位，即自调延期机构不具备击发条件，将导致引信瞎火。通过计算以次类推，得出在着速400～700m/s条件下7种着速自调延期机构活机体部件临界动能及所对应穿透钢板极限厚度值如表1所示。