袁玉紅，李華俊，趙彩蓮，胡松濤，譚玉明

（國營九三七四廠，安徽 合肥，231135）

延期組合點火管具有柔性好、延時精度高、延時可調(diào)及作用可靠等特點，在軍民品延時裝置中被廣泛使用，是裝置中實現(xiàn)延期功能的核心部件。目前，國內(nèi)關(guān)于延期組合點火管的研究及應(yīng)用已取得了一些成果。但是關(guān)于高轉(zhuǎn)速時延期組合點火管燃燒規(guī)律的研究未見報道。

為了研究在30 000r/min轉(zhuǎn)速時延期組合點火管能否可靠燃燒，以及其燃速及延期時間的變化規(guī)律，筆者開展了相關(guān)研究。

1 試驗方案

本研究通過兩種試驗方案，分析研究30 000 r/min轉(zhuǎn)速時延期組合點火管的燃燒規(guī)律。

方案1：固化延期組合點火管的結(jié)構(gòu)尺寸，在30 000r/min轉(zhuǎn)速條件下，通過調(diào)整延期組合點火管的燃速，測量延期組合點火管斷燒的臨界燃速；

方案2：比較延期組合點火管靜態(tài)及30 000r/min轉(zhuǎn)速時動態(tài)燃速的變化情況。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 30 000r/min轉(zhuǎn)速時的臨界燃速試驗

延期組合點火管的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要由輸入管、延期索及輸出管等組成。燃速主要由延期索內(nèi)的延期藥決定，延期藥的燃速則由延期藥配方中還原劑/氧化劑比例決定，在零氧平衡附近，燃速隨還原劑含量的增高而提高。對于固化結(jié)構(gòu)尺寸的延期組合點火管，在正常輸入能量的條件下，其燃燒變化規(guī)律可通過燃速及延期時間來表征。本方案通過研究靜態(tài)及30 000r/min轉(zhuǎn)速時延期組合點火管的燃燒速度及延期時間變化，來尋找延期組合點火管在此條件下的燃燒規(guī)律。

圖1 延期組合點火管結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Schematic of delay combination ignition tube

將按表1的還原劑比例配制的延期藥填裝延期索，再裝配成延期組合點火管，在L=130mm、D=Ф 3.4mm、室溫25℃、相對濕度55%、轉(zhuǎn)速為30 000r/min的模擬引信體中進行試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 不同含量還原劑的延期藥對30 000r/min轉(zhuǎn)速時延期組合點火管燃速的影響Tab.1 Influence of delay composition with different content of reductant on burning rate of delay combination ignition tube under 30 000r/min

從表1可以看出，隨著還原劑含量的降低，延期索的燃速明顯下降，而當(dāng)還原劑含量降至30%時，出現(xiàn)斷燒現(xiàn)象。因此，可以確定還原劑含量32%、延期索的燃速3.10mm/s為30 000r/min轉(zhuǎn)速時延期組合點火管斷燒的臨界值。用同樣方法，在相同試驗條件下對將延期藥中惰性填料由硅藻土改為氟化鈣裝配的延期組合點火管進行試驗，試驗結(jié)果為：在30 000 r/min轉(zhuǎn)速時，延期組合點火管的斷燒臨界值為還原劑含量34%、燃速3.3mm/s；試驗中觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)還原劑含量40%及以上時，在30 000r/min轉(zhuǎn)速下，延期索燃燒劇烈，當(dāng)還原劑含量46%時，燃速為5.71mm/s，遠高于延期組合點火管在此旋轉(zhuǎn)條件下斷燒的臨界速度3.10mm/s。因此，對于30 000r/min轉(zhuǎn)速下的延期組合點火管來說，在一定范圍內(nèi)，提高延期索中延期藥的還原劑含量、提高燃速是提高延期組合點火管燃燒可靠性、避免出現(xiàn)斷燒現(xiàn)象的有效途徑之一。

2.2 靜態(tài)及30 000r/min轉(zhuǎn)速下的燃速測試

在其他條件相同時，測量延期組合點火管在30 000r/min轉(zhuǎn)速及靜態(tài)時的延期時間，結(jié)果見表2。

表2 靜態(tài)及30 000r/min轉(zhuǎn)速時延期組合點火管的延期時間Tab.2 The delay time of delay combination ignition tube under static and 30 000r/min state

從表2可以看出：

（1）延期組合點火管在30 000 r/min轉(zhuǎn)速時的燃速是靜態(tài)燃速的1.25～1.35倍，其延期時間衰減，衰減度約25%；

（2）通過觀察30 000r/min轉(zhuǎn)速動態(tài)試驗后的延期組合點火管殘骸，可以看出動態(tài)作用后的殘骸外觀無損傷但卻嚴(yán)重變形，延期組合點火管中延期索由原先的圓柱形變成不規(guī)則的扁狀體。通過推理分析可知，在模擬引信體內(nèi)，當(dāng)延期組合點火管在30 000r/min條件下燃燒時，由于離心力的作用，延期索內(nèi)的延期藥出現(xiàn)輕微松動現(xiàn)象，并朝著離心力的方向朝管壁外側(cè)發(fā)生移動，從而延期索外形結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，而在延期藥發(fā)生移動的同時（此時索內(nèi)延期藥局部區(qū)域密度變?。悠谒鞯娜紵苍谶M行，此時延期索的燃速必然較快，從而出現(xiàn)燃速加快、延期時間衰減的現(xiàn)象；

（3）延期組合點火管在30 000r/min轉(zhuǎn)速條件下燃燒時，由于離心力的作用，延期索外形發(fā)生變形，由原先的圓柱形變成不規(guī)則的扁狀體，索內(nèi)延期藥密度提高，不利于燃燒的進行，故隨著燃燒的進行，燃燒越是艱難，當(dāng)延期藥中還原劑降低到一定含量時，索內(nèi)延期藥燃燒產(chǎn)生的能量不足以維持藥劑的正常燃燒，因此出現(xiàn)斷燒現(xiàn)象。

3 驗證試驗

選用表1中序號1的延期組合點火管所用延期藥，固定延期組合點火管長度、輸入及輸出條件，改變索內(nèi)延期藥壓藥壓力及延期索直徑進行靜態(tài)試驗，驗證上述對30 000r/min轉(zhuǎn)速時延期組合點火管斷燒原因分析的正確性，驗證試驗結(jié)果見表3。

表3 裝藥壓力及直徑對延期組合點火管燃速的影響Tab.3 Influence of charge pressure and diameter of tube on the burning rate of delay combination ignition tube

從表3可以看出：延期組合點火管平均燃速隨著索內(nèi)延期藥壓藥壓力的增大及直徑的減小而呈現(xiàn)下降趨勢；當(dāng)索內(nèi)壓藥壓力足夠大及直徑足夠小時延期組合點火管出現(xiàn)斷燒現(xiàn)象。

試驗結(jié)果較好地驗證了延期組合點火管在30 000r/min轉(zhuǎn)速條件下出現(xiàn)斷燒現(xiàn)象的原因分析：即由于離心力的作用，延期索及索內(nèi)延期藥發(fā)生變形，延期藥密度大幅度提高且藥芯直徑減小不利于燃燒的進行，而出現(xiàn)斷燒現(xiàn)象。

4 結(jié)論

（1）獲得了30 000r/min高轉(zhuǎn)速條件下延期組合點火管斷燒的臨界速度，提出了通過提高延期索燃速的方式來避免斷燒現(xiàn)象發(fā)生的有效措施，從而提高延期組合點火管燃燒的可靠性。

（2）延期組合點火管在30 000r/min高轉(zhuǎn)速條件下較靜態(tài)條件下燃燒時容易出現(xiàn)斷燒現(xiàn)象，且伴隨著延期時間的衰減現(xiàn)象，衰減度約25%。

（3）高轉(zhuǎn)速條件下延期組合點火管出現(xiàn)斷燒的原因為：由于離心力的作用，延期索及索內(nèi)延期藥發(fā)生變形，延期藥密度大幅度提高且藥芯直徑減小，不利于燃燒的進行，故出現(xiàn)斷燒現(xiàn)象。

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