（遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈 陽 1 10045）

某榴彈（煙火型底排）在試驗基地進(jìn)行設(shè)計定型的彈體及零部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗時，出現(xiàn)彈丸發(fā)射異常情況，即彈丸出炮口約3 s后，出現(xiàn)一較明顯亮點，將距炮口約1 km處干草叢點燃，現(xiàn)場未找到彈丸零部件及藥柱殘渣。該發(fā)彈初速、膛壓均正常，射程相對正常落彈近約1 km，試驗繼續(xù)進(jìn)行。整個試驗期間，共射擊300余發(fā)，有多枚彈丸出現(xiàn)該情況，為防止此類問題繼續(xù)發(fā)生，研究小組進(jìn)行了理論及試驗分析，力圖找到一種有效的問題評估方法來解決試驗中出現(xiàn)的問題。

1 原因分析

針對上述現(xiàn)象，我們從設(shè)計、加工、制造、裝配等幾方面進(jìn)行分析。

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

出現(xiàn)此現(xiàn)象后，從底排裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進(jìn)行了仔細(xì)分析，對底排殼體及擋板的強(qiáng)度進(jìn)行了校核，采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件進(jìn)行彈塑性瞬態(tài)動力學(xué)分析，單元類型為20節(jié)點六面體實體單元 solid95。膛內(nèi)計算膛壓為 300 MPa，炮口壓為50 MPa。底排殼體膛內(nèi)應(yīng)力云圖如圖1所示。

圖1 Von Mises等效塑性應(yīng)變

由圖1知，底排殼體的最大Von Mises等效應(yīng)力出現(xiàn)在內(nèi)表面的螺紋起始圈處，為815.8 MPa，該區(qū)域出現(xiàn)了塑性變形，但范圍不大。擋板在膛內(nèi)最大壓力時刻處于三向受壓狀態(tài)，因此雖然三向應(yīng)力的最大應(yīng)力都超過了材料的屈服限，但整體上的Von Mises等效應(yīng)力并不大，最大為638 MPa，Von Mises等效塑性應(yīng)變也不大，且主要在螺紋的起始圈上。

底排殼體的最大Von Mises等效應(yīng)力出現(xiàn)在內(nèi)表面的螺紋起始圈處，為647 MPa，該區(qū)域出現(xiàn)了塑性變形，但范圍很小。該區(qū)域在膛內(nèi)最大壓力時刻已經(jīng)出現(xiàn)過塑性變形，最大Von Mises等效應(yīng)力也比炮口時刻大許多，故不會出現(xiàn)新的塑性應(yīng)變。

擋板的最大拉壓應(yīng)力都超過了材料的屈服限，但整體上的Von Mises等效應(yīng)力并不大，最大為673 MPa，Von Mises等效塑性應(yīng)變也不大，主要在螺紋的起始圈上,螺紋的大部分區(qū)域上處于彈性范圍。

通過對底排殼體及擋板在膛內(nèi)及炮口處的強(qiáng)度校核，均滿足使用要求。

1.2 工藝過程分析

該遠(yuǎn)程彈使用的底排藥劑與已定型的制式殺爆彈底排藥柱使用的藥劑組份、壓制工藝、藥柱直徑及包覆涂料相同，僅藥柱長度短2.5 mm。

在進(jìn)行原因分析時，對底排殼體、擋板熱處理后的材料力學(xué)性能進(jìn)行了理化分析。理化結(jié)果證明其滿足產(chǎn)品圖的要求；其次，遠(yuǎn)程彈底排藥劑的組分、含量、藥柱強(qiáng)度及藥柱壓制工藝均滿足產(chǎn)品圖及技術(shù)條件的要求；包覆涂料按照工藝進(jìn)行配制，固化時間及溫度也滿足工藝要求。

在工程研制階段，該遠(yuǎn)程彈借用制式殺爆彈的底排裝配工裝，進(jìn)行底排裝配。產(chǎn)品按工藝要求進(jìn)行了底排裝置靜態(tài)點火時間及包覆層質(zhì)量抽驗，均滿足產(chǎn)品圖及工藝要求。

1.3 底排裝置裝配工裝分析

該遠(yuǎn)程彈底排裝置與制式殺爆彈底排裝置的尾錐角角度相同，兩彈底排殼體最大直徑分別為準(zhǔn)121 mm、準(zhǔn)117 mm。工裝夾緊底排殼體處直徑不同，殺爆彈底排殼體外徑稍大，對比圖見圖2。因此，遠(yuǎn)程彈底排裝置裝配借用制式殺爆彈底排裝置的裝配工裝不十分合適。在旋緊擋板的過程中，可能出現(xiàn)個別底排殼體與工裝夾具間有相對轉(zhuǎn)動，擋板旋不到位的情況，致使包覆涂料不能完全從殼體與藥柱間溢出，接近擋板的藥柱局部可能包覆不完全。發(fā)射時，在高溫高壓火藥氣體的作用下，接近擋板、未包覆完全的底排藥柱局部可能碎裂。出炮口后，碎塊脫落至燃盡。

圖2 底排裝置夾緊對比圖

2 改進(jìn)及試驗驗證

根據(jù)產(chǎn)品圖重新設(shè)計了底排裝置夾緊工裝，并裝配了21發(fā)底排裝置，未出現(xiàn)底排殼體相對轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。對10發(fā)底排裝置解剖檢查了隔熱涂料的包覆情況，包覆完整，滿足產(chǎn)品圖和技術(shù)條件的要求。以極限膛壓裝藥對10發(fā)底排裝置進(jìn)行了作用可靠性射擊試驗，試驗過程中未出現(xiàn)底排掉藥問題，試驗結(jié)果證明底排裝置作用可靠。

3 結(jié)束語

我們除了對底排結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，還在裝配工藝、炮射試驗下，對不同情況進(jìn)行了驗證，在此基礎(chǔ)上得出以下結(jié)論：

（1）裝配工藝的設(shè)計好壞，直接影響產(chǎn)品的使用性能，如果能對產(chǎn)品技術(shù)特性進(jìn)行定量評估，可有效減少試驗異常情況，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）該遠(yuǎn)程彈設(shè)計定型強(qiáng)度試驗中出現(xiàn)底排掉藥現(xiàn)象非產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計造成，而是裝配過程中工裝使用不當(dāng)造成。按底排殼體具體尺寸及裝配技術(shù)要求，設(shè)計了專用工裝進(jìn)行裝配，解決了該問題。

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