王曉鵬，王雨時(shí)，聞 泉，袁玉紅，王 強(qiáng)

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某柔性組合延期管延期時(shí)間分布規(guī)律

王曉鵬1，王雨時(shí)1，聞 泉1，袁玉紅2，王 強(qiáng)3

（1.南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南京，210094；2.安徽紅星機(jī)電科技股份有限公司，安徽 合肥，231135；3.江西新明機(jī)械有限公司，江西 九江，332008）

針對(duì)某單兵火箭彈在生產(chǎn)驗(yàn)收高溫試驗(yàn)時(shí)距預(yù)定落點(diǎn)10m處空炸，未能保證引信完成預(yù)定觸發(fā)功能的故障，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)用于實(shí)現(xiàn)自毀功能的柔性組合延期管在不同環(huán)境溫度下的延期時(shí)間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分布假設(shè)和假設(shè)檢驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：該柔性組合延期管在不同環(huán)境溫度下的延期時(shí)間都服從正態(tài)分布，但高溫延期時(shí)間短，標(biāo)準(zhǔn)差也略小于常溫的，而低溫延期時(shí)間長(zhǎng)，但標(biāo)準(zhǔn)差卻較大；該柔性組合延期管在3種環(huán)境溫度下的延期時(shí)間都能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)。為確保高溫試驗(yàn)條件下不再出現(xiàn)空炸故障，有必要修改設(shè)計(jì)指標(biāo)，適當(dāng)延長(zhǎng)1～2 s。

引信自毀；延期管；延期時(shí)間；數(shù)理統(tǒng)計(jì)；正態(tài)分布

引信自毀是減少戰(zhàn)場(chǎng)遺留物、降低戰(zhàn)爭(zhēng)附帶傷害的重要技術(shù)途徑，近年來(lái)受到國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注和引信界高度重視。一般來(lái)說(shuō)，非旋轉(zhuǎn)彈非電引信實(shí)現(xiàn)自毀的唯一途徑只有延期藥技術(shù)。將延期藥裝入柔性金屬管，再附加上輸入藥劑和輸出藥劑，制成柔性組合延期管。該技術(shù)簡(jiǎn)化了藥盤(pán)壓制工藝，實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)化和模塊化生產(chǎn)，便于引信使用，結(jié)構(gòu)密封后長(zhǎng)貯壽命也得以延長(zhǎng)。由于延期藥自毀原理的自毀時(shí)間散布較大，所以柔性組合延期管的延期時(shí)間指標(biāo)確定較為重要。延期時(shí)間過(guò)短，難以保證戰(zhàn)術(shù)使用時(shí)最長(zhǎng)飛行時(shí)間要求，可能會(huì)意外空炸，喪失預(yù)定觸發(fā)功能，甚至造成前方己方士兵傷亡；延期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在近距離戰(zhàn)術(shù)使用時(shí)又可能誤傷己方?jīng)_鋒士兵。

某柔性組合延期管配用于某單兵火箭彈觸發(fā)引信，用于實(shí)現(xiàn)自毀功能。但在彈藥產(chǎn)品試生產(chǎn)交驗(yàn)時(shí)發(fā)生了高溫條件下火箭彈距預(yù)定落點(diǎn)約10m處空炸的故障，未能保證引信完成預(yù)定觸發(fā)功能。

已有的研究文獻(xiàn)只研究了環(huán)境溫度或氣壓對(duì)延期藥及延期器件的平均延期時(shí)間或藥劑物理性能的影響[1-4]，環(huán)境溫度對(duì)于延期藥及延期器件的延期時(shí)間分布規(guī)律的影響卻未見(jiàn)有相關(guān)研究文獻(xiàn)。文獻(xiàn)[5]提出了應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法估計(jì)時(shí)間引信的時(shí)間散布精度。

針對(duì)該空炸故障，本文以不同環(huán)境溫度條件下的柔性組合延期管延期時(shí)間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)比研究不同環(huán)境溫度下柔性組合延期管延期時(shí)間分布規(guī)律，并與設(shè)計(jì)指標(biāo)相比較，試圖為故障排查和解決提供參考。

1 產(chǎn)品及其樣本概述

某型柔性組合延期管設(shè)計(jì)延期時(shí)間為13.5～17.5 s，允許超延期時(shí)間指標(biāo)上限至18 s，延期藥為鎢系延期藥，鎢含量約為三分之一。延期時(shí)間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)樣本情況如表1所列。根據(jù)實(shí)測(cè)樣本數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，繪制在3種不同溫度下的延期時(shí)間統(tǒng)計(jì)分布直方圖，如圖1所示。

表1 樣本延期時(shí)間概述

Tab.1 The delay time of samples

2 分布假設(shè)、參數(shù)估計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)

根據(jù)圖1繪制的統(tǒng)計(jì)分布直方圖，假設(shè)柔性組合延期管在不同溫度下的延期時(shí)間分布服從正態(tài)分布，那么根據(jù)樣本估計(jì)正態(tài)分布參數(shù)如表2所示。假設(shè)柔性組合延期管在不同溫度下的延期時(shí)間服從以表2中各估計(jì)值為參數(shù)的正態(tài)分布，進(jìn)行皮爾遜的2檢驗(yàn)，假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

由表3中皮爾遜的χ2檢驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，柔性組合延期管在不同溫度下的延期時(shí)間均服從假設(shè)的正態(tài)分布。

圖1 柔性組合延期管在不同溫度下延期時(shí)間統(tǒng)計(jì)直方圖

表2 柔性組合延期管在不同環(huán)境溫度下延期時(shí)間正態(tài)分布參數(shù)估計(jì)

Tab.2 The normal distribution parameter estimation of delay time in different environmental temperature

表3 柔性組合延期管不同溫度延期時(shí)間正態(tài)分布2檢驗(yàn)結(jié)果

Tab.3 The chi-square test results of normal distributions of delay time in different temperature

3 分析和討論

經(jīng)參數(shù)估計(jì)和假設(shè)檢驗(yàn)得出柔性組合延期管在不同溫度下的延期時(shí)間均服從正態(tài)分布，觀察對(duì)比表2中的正態(tài)分布參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的降低，柔性組合延期管的平均延期時(shí)間均值變大，標(biāo)準(zhǔn)差變大，即延期時(shí)間逐漸變長(zhǎng)，但散布范圍變大。繪制3種環(huán)境溫度下的延期時(shí)間在6范圍內(nèi)的正態(tài)分布概率密度曲線，如圖2所示。

由表2和圖2可以明顯看出柔性組合延期管延期時(shí)間在不同溫度環(huán)境下的均值變化以及散布變化。低溫環(huán)境有助于延長(zhǎng)柔性組合延期管延期時(shí)間，但延期時(shí)間散布較大，影響產(chǎn)品性能穩(wěn)定性；高溫環(huán)境柔性組合延期管延期時(shí)間散布小，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，但延期時(shí)間變短。

按假設(shè)的正態(tài)分布概率函數(shù)計(jì)算得3種溫度情況下的延期時(shí)間概率區(qū)間，如表4所示。

圖2 3種環(huán)境溫度下延期時(shí)間正態(tài)分布概率密度曲線

表4 按正態(tài)分布計(jì)算得延期時(shí)間概率區(qū)間

Tab.4 The delay time interval according to the probability calculated in the normal distribution

對(duì)比表1與表4中極值數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)樣本極值概率與表4中按正態(tài)分布計(jì)算得到的極值概率區(qū)間吻合得很好。說(shuō)明此方法可用于分析延期時(shí)間散布規(guī)律和預(yù)估小概率極限值，可為延期藥及延期器件作用可靠性和時(shí)間精度的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)某型柔性組合延期管不同溫度環(huán)境下延期時(shí)間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)繪制統(tǒng)計(jì)直方圖、分布假設(shè)、參數(shù)估計(jì)和假設(shè)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鎢系延期藥裝入柔性組合延期管形成的延期時(shí)間服從正態(tài)分布，且高溫延期時(shí)間短，標(biāo)準(zhǔn)差略小于常溫的，而低溫延期時(shí)間長(zhǎng)，但標(biāo)準(zhǔn)差卻較大。

鎢系延期藥裝入柔性組合延期管形成的延期時(shí)間受環(huán)境溫度影響較小，因而適合作為自毀延期藥劑。研究發(fā)現(xiàn)該型號(hào)柔性組合延期管在3種環(huán)境溫度下的延期時(shí)間均能滿(mǎn)足指標(biāo)要求。

火箭外彈道影響因素較多，如風(fēng)等，有可能使全彈道飛行時(shí)間變長(zhǎng)。而高溫環(huán)境下柔性組合延期管延期時(shí)間變短，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力又變大，全彈道飛行時(shí)間變長(zhǎng)。高溫加陣風(fēng)擾動(dòng)是延期時(shí)間指標(biāo)確定的極限環(huán)境。在充分論證基礎(chǔ)上宜適當(dāng)調(diào)整指標(biāo)，需考慮鎢系延期藥延期時(shí)間受鎢粉含量、粒度等影響較大而加大1～3s，為批量生產(chǎn)性能漂移留出裕度。

[1] 葉耀坤,丁峰,嚴(yán)楠,等.火藥物理性能隨溫度變化的連續(xù)測(cè)試方法研究[J].火工品,2014(1):38-41.

[2] 鄭險(xiǎn)光.環(huán)境溫度對(duì)工業(yè)電雷管延期時(shí)間的影響[J].爆破器材,1997,26(2):14-16.

[3] 彭加斌,苗久廠,李哲雨,等.環(huán)境氣體壓力對(duì)鎢系延期藥鉛皮延期索燃速的影響[J].火工品,2013 (4):29-32.

[4] 馬勇,馬志剛,石玉硝,等.環(huán)境壓力對(duì)鉛芯延期時(shí)間的影響[J].爆破,2013,30(3):120-124.

[5] 王寶興.應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法估計(jì)時(shí)間引信的時(shí)間散布精度[J].兵工學(xué)報(bào)（引信分冊(cè)）,1979(1):28-40.

Distribution of Delay Time for A Flexible Combination of Delay Collar

WANG Xiao-peng1, WANG Yu-shi1, WEN Quan1, YUAN Yu-hong2, WANG Qiang3

(1. School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, 210094;2. Anhui Hongxing Electrical Technology Co.Ltd., Hefei, 231135；3. Jiangxi Xinming Machinery Co.Ltd., Jiujiang, 332008)

Aimed at the problem that a man rocket early burst at 10m away from the pre-placement, during high- temperature test of product acceptance, the distribution of delay time for a flexible combination of delay collar used in this man rocket fuze were analyzed, based on the test data in different temperature with mathematical statistics. The study shows that the delay time in different temperature all obey the normal distribution, but the mean in high temperature is shorter than that in normal temperature, and that in low temperature is the longest, the standard deviation in normal temperature is larger than that in high temperature, and that in low temperature is the largest. The study also shows that the delay time in three different temperature all meet the target. It is necessary to extend 1 ~ 2 s for the design target of delay time, in order to avoid airburst in high temperature.

Fuze self-destruction；Delay collar；Delay time；Mathematical statistics；Normal distribution

1003-1480（2014）05-0006-03

TJ45+5

A

2014-05-14

王曉鵬（1989-），男，在讀碩士研究生，從事現(xiàn)代引信技術(shù)研究。