施長軍，周 濤，李公法，孔慶強(qiáng)，許碧英

（西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安，710065）

沖擊片雷管(slapper detonator)是目前最安全可靠的高能鈍感雷管，不含任何敏感的起爆藥劑，僅裝有高密度的鈍感炸藥，且換能元與藥劑不直接接觸，具有很高的安全性和可靠性。其發(fā)火電壓約為3kV，發(fā)火電流大于3kA，瞬時(shí)發(fā)火功率大于9MW，對機(jī)械沖擊、靜電、雜散電流、射頻等都有較強(qiáng)的抵抗能力[1-3]。由于沖擊片雷管具有高安全性、高可靠性、高瞬發(fā)性的特點(diǎn)，可滿足大型戰(zhàn)斗部高安全性、高可靠性的起爆要求。目前，沖擊片雷管在國外的導(dǎo)彈、火箭等武器系統(tǒng)中已得到了廣泛的應(yīng)用，例如美國的“標(biāo)槍、長弓”反坦克導(dǎo)彈、火箭炮系統(tǒng)以及地對空導(dǎo)彈等[4-6]。在國內(nèi)，隨著沖擊片雷管發(fā)展的日趨成熟，其在各種彈藥中正處于初期應(yīng)用階段，關(guān)于沖擊片雷管在大型戰(zhàn)斗部中的可靠起爆、傳爆研究較少。本文針對大型戰(zhàn)斗部起爆技術(shù)的需求，對沖擊片雷管起爆、傳爆性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，該研究對沖擊片雷管的進(jìn)一步應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

1 沖擊片雷管起爆感度

本文試驗(yàn)用沖擊片雷管由陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所提供。要使主裝藥上噸的大型戰(zhàn)斗部安全可靠地起爆，沖擊片雷管的可靠性需達(dá)到99.5%。針對這一需求，采用GJB377-87感度試驗(yàn)用升降法對沖擊片雷管進(jìn)行了起爆感度試驗(yàn)，計(jì)算其50%以及99.9%起爆估值，結(jié)果如表1所示。

表1 沖擊片雷管起爆感度試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Initiation sensitivity test result of slapper detonator

表1測試結(jié)果表明：沖擊片雷管起爆電壓大于1.1 kV，且可靠起爆電壓大于1.3kV，具有極強(qiáng)的抗電磁干擾等環(huán)境危害能力，有極高的安全性；在戰(zhàn)斗部以及引信設(shè)計(jì)中，電壓裕度設(shè)計(jì)為可靠起爆電壓的1.5～1.8倍，在此大型戰(zhàn)斗部中包含升壓起爆系統(tǒng)，電壓可達(dá)到2.5kV，大于沖擊片雷管試驗(yàn)99.9%起爆電壓（1.3kV），即沖擊片雷管在理論上滿足大型戰(zhàn)斗部對雷管安全性、可靠性的要求。

2 試驗(yàn)裝置

沖擊片雷管在理論上滿足大型戰(zhàn)斗部高安全性、高可靠性起爆技術(shù)要求，為了對其進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了一種以沖擊片雷管起爆傳爆藥柱的直列式傳爆序列，如圖1所示。

圖1 直列式傳爆序列組成框圖Fig.1 The diagram of in-line explosive train

直列式傳爆序列主要由起爆裝置組件和爆炸序列組件組成，作用過程為：全電子安全邏輯電路接收到多重解保信息，解除保險(xiǎn)之后，外置高壓電源給高壓起爆電容充電，電容充電后，起爆電路接收到起爆指令，觸發(fā)電路工作，高壓開關(guān)導(dǎo)通，高壓起爆電容器通過高壓開關(guān)向沖擊片雷管放電，起爆沖擊片雷管，進(jìn)而起爆傳爆序列。設(shè)計(jì)了直列式傳爆序列傳爆性能試驗(yàn)裝置，如圖2所示，由沖擊片雷管依次起爆下一級的聚黑傳爆藥柱和聚黑擴(kuò)爆藥柱。直列式傳爆序列傳爆性能試驗(yàn)裝置中，拉距環(huán)將沖擊片雷管和傳爆藥柱隔開，間隙為最大設(shè)計(jì)間隙的4倍，即1.6mm；鑒定板為30mm厚度的鋼板；傳爆藥柱為Φ60mm×60mm的聚黑藥柱，擴(kuò)爆藥柱為Φ100mm×100mm的聚黑藥柱。

3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 靜態(tài)條件下沖擊片雷管起爆、傳爆性能驗(yàn)證試驗(yàn)

進(jìn)行了沖擊片雷管在靜態(tài)條件下起爆傳爆藥柱以及擴(kuò)爆藥柱，并在高、低、常溫條件及 1.6mm的傳爆間隙條件下，對沖擊片雷管起爆、傳爆性能進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，其高、低、常溫試驗(yàn)條件如表2所示。

高、低、常溫試驗(yàn)后在15min內(nèi)進(jìn)行傳爆序列的裝配，將壓螺與不銹鋼支架連接起來，將裝配好的樣品放置在鑒定板中心位置。試驗(yàn)過程中全電子安全邏輯電路可靠解保，高壓電容充電至預(yù)定值，接收到觸發(fā)信號后，高壓開關(guān)閉合，高壓電容可靠放電，起爆沖擊片雷管，進(jìn)而引爆戰(zhàn)斗部傳爆序列。試驗(yàn)效果如圖3所示，結(jié)果如表3所示。

圖3 高、低、常溫試驗(yàn)后傳爆序列試驗(yàn)效果Fig.3 Test result of the explosive train after temperature test

表3 沖擊片雷管起爆試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Initiation test results of slapper detonator

由圖3、表3可見，在高、低、常溫以及1.6mm傳爆間隙條件下，沖擊片雷管正常起爆戰(zhàn)斗部裝藥，達(dá)到完全爆轟狀態(tài)，15發(fā)試樣全部可靠作用，其30mm厚鑒定板完全穿透，凹坑直徑達(dá)130mm。試驗(yàn)結(jié)果表明：在高、低、常溫環(huán)境試驗(yàn)后，以及靜態(tài)拉距 1.6mm條件下，沖擊片雷管能夠可靠起爆戰(zhàn)斗部傳爆序列。

3.2 動態(tài)條件下沖擊片雷管起爆、傳爆性能驗(yàn)證試驗(yàn)

通過火箭撬試驗(yàn)對以沖擊片雷管為核心部件組成的直列式傳爆序列進(jìn)行在一定動態(tài)速度下的起爆、傳爆性能試驗(yàn)驗(yàn)證?；鸺猎囼?yàn)由單軌火箭撬、火箭、試驗(yàn)彈及直列式傳爆序列（沖擊片雷管）、靶板以及高速攝影光學(xué)測試系統(tǒng)組成，試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

采用火箭橇試驗(yàn)在高速740m/s、低速370m/s條件下，將裝配直列式傳爆序列的試驗(yàn)彈撞擊靶板，通過相機(jī)記錄試驗(yàn)彈碰靶時(shí)刻沖擊片雷管起爆、傳爆的作用狀態(tài)；相機(jī)幅頻均設(shè)定為6 000s-1，高速攝影相機(jī)垂直于軌道，與靶板距離為100m。將圖2中的直列式傳爆序列傳爆性能裝置去除拉距環(huán)及鑒定板后，放置于模擬真實(shí)工作情況的試驗(yàn)彈中進(jìn)行動態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖4 火箭橇試驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Sketch map of rocket sled test

在火箭撬試驗(yàn)過程中，安全邏輯電路解除保險(xiǎn)后，高壓電容充電到預(yù)定值，碰靶瞬間，高壓開關(guān)閉合，高壓電容可靠放電，引爆沖擊片雷管。高速攝影測試結(jié)果以及著靶后靶板狀態(tài)如圖5～6所示。

圖5 火箭橇試驗(yàn)高速攝影照片F(xiàn)ig.5 Typical photo of rocket sled test with high speed photography

測試結(jié)果表明：含有直列式傳爆序列的試驗(yàn)彈在高低速條件下撞擊靶板，50μs瞬發(fā)度內(nèi)可靠起爆，圖5中靠近靶板的亮斑即為直列式傳爆序列上靶爆炸瞬間的爆炸火球，圖6展示了撞擊靶板以及對混凝土靶板的破壞效果，由此說明動態(tài)條件下，沖擊片雷管可靠起爆傳爆藥柱及擴(kuò)爆藥柱，達(dá)到完全爆轟狀態(tài)。

圖6 著靶后的靶板狀態(tài)照片F(xiàn)ig.6 Typical photo of target after rocket sled test

4 結(jié)論

（1）研究的沖擊片雷管可靠起爆電壓大于1.3kV，具有極高的安全性，戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)中電壓裕度為1.5～1.8，表明沖擊片雷管在理論上滿足大型戰(zhàn)斗部對雷管安全性、可靠性的要求。

（2）靜態(tài)狀態(tài)下，在高、低、常溫試驗(yàn)以及1.6 mm傳爆間隙的條件下，15發(fā)傳爆序列試樣全部可靠傳爆，30mm厚鑒定板完全穿透，最大凹坑直徑達(dá)130mm，表明沖擊片雷管可靠起爆、傳爆，并完全爆轟。

（3）動態(tài)狀態(tài)下，在高速740m/s、低速370m/s條件下，直列式傳爆序列撞擊靶標(biāo)，50μs內(nèi)可靠起爆、傳爆，并完全爆轟。

（4）驗(yàn)證試驗(yàn)表明，在靜態(tài)、動態(tài)條件下，沖擊片雷管可靠作用，滿足大型戰(zhàn)斗部的要求，是大型戰(zhàn)斗部可優(yōu)選的安全、可靠的起爆系統(tǒng)。

[1]金麗,楊振英,張玉若,等.一種直列式傳爆序列的裝藥傳爆性能試驗(yàn)研究[J].含能材料,2012,20(1):105-108.

[2]南長江,張明明.一種先進(jìn)的彈藥引爆技術(shù)—直列式安全引爆系統(tǒng)在魚雷戰(zhàn)斗部上的應(yīng)用研究[J].魚雷技術(shù),2008,8(2):1-3.

[3]施志貴,楊芳.硅基成沖擊片雷管的研制[J].中國機(jī)械工程，2005,16(增刊):469-471.

[4]楊正發(fā),楊振英.直列式安全點(diǎn)火系統(tǒng)及其在固體火箭發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用前景[J].火工品,2002(1):32-36.

[5]Barry T. Neyer，John T. Adams，James C. Edwards. A low cost， reliable，hermerically sealed， chip slapper detonator suitable for various aerospace applications[R]. EG&G Optoelectronics Miamisburg:A99-31303,1999.

[6]王維.新型沖擊片雷管設(shè)計(jì)與制作關(guān)鍵技術(shù)研究 [D].長沙:國防科技大學(xué),2006.