許勝剛 蔡汝山 李勁

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2019.0008

摘要：針對(duì)聯(lián)合國(guó)對(duì)子彈藥未爆彈率及功能的要求，結(jié)合國(guó)內(nèi)子彈藥引信的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了對(duì)原有子彈藥引信進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)的方案。結(jié)合子彈藥引信的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)，并對(duì)其作用原理和作用過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析，按子彈藥工作過(guò)程分階段對(duì)其進(jìn)行了可靠性計(jì)算和動(dòng)力學(xué)仿真。計(jì)算和仿真結(jié)果表明，預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)能夠可靠作用，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

關(guān)鍵詞：子彈藥;引信;離心作用機(jī)構(gòu);可靠作用

中圖分類(lèi)號(hào)：TJ430文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-5048（2019）04-0082-06

0引言

集束彈藥具有瞬時(shí)火力密集、覆蓋面積廣、毀傷效能大等特點(diǎn)，既確保了對(duì)目標(biāo)區(qū)域有生力量的殺傷，對(duì)裝甲目標(biāo)的集群點(diǎn)目標(biāo)、機(jī)場(chǎng)跑道等面目標(biāo)的摧毀，又彌補(bǔ)了無(wú)控彈藥精度低、地對(duì)地導(dǎo)彈絕對(duì)散布較大的不足，順應(yīng)了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)“縱深攻擊”的戰(zhàn)爭(zhēng)特點(diǎn)[1]，現(xiàn)已在各國(guó)火炮、火箭彈和導(dǎo)彈中廣泛裝備。同時(shí)，子彈藥瞎火問(wèn)題近年來(lái)越來(lái)越受到各方關(guān)注[2-3]。聯(lián)合國(guó)“特定常規(guī)武器公約”中《集束彈藥議定書(shū)草案》規(guī)定，對(duì)于1990年1月1日以后生產(chǎn)的集束彈藥，未爆彈率不得超過(guò)1%，至少應(yīng)具有自毀、自失效和自失能（簡(jiǎn)稱(chēng)“三自”）功能，滿(mǎn)足上述條件才能對(duì)外轉(zhuǎn)讓。為減少未爆子彈藥，針對(duì)子彈藥引信的改進(jìn)措施主要有：提高引信主發(fā)火作用的可靠性，或者增加“三自”功能[4-5]。相比之下，增加“三自”功能的研制周期短、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小、成本較低。美國(guó)第47～51屆引信年會(huì)介紹了各種子彈藥引信增加火藥或電子自毀結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足子彈藥引信的“三自”功能，達(dá)到未爆彈率不超過(guò)1%的要求[6-7]。國(guó)內(nèi)，適用于子彈藥引信的微小型電源技術(shù)還不是很成熟，因此對(duì)子彈藥引信傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其具備“三自”功能，是子彈藥引信的發(fā)展趨勢(shì)之一。本文設(shè)計(jì)了一種適用于子彈藥引信的預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)，利用機(jī)械和力學(xué)原理，使子彈藥具備自毀、自失效功能。

1預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析

1.1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照分析，結(jié)合子彈藥引信的工作環(huán)境和自身機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)，如圖1所示。

預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)的作用過(guò)程為在母彈將子彈藥拋撒出母彈艙后，子彈藥在下落過(guò)程中自旋，預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)在離心力作用下，壓縮扭簧向外（向著彈壁方向）轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著子彈藥轉(zhuǎn)速的增大，離心作用件最終到達(dá)極限位置（緊貼引信體內(nèi)壁）。子彈藥在落地或碰撞目標(biāo)

后，轉(zhuǎn)速降低，此時(shí)引信會(huì)產(chǎn)生兩種作用狀態(tài)：主發(fā)火機(jī)構(gòu)正常作用，進(jìn)而引爆彈藥;主發(fā)火機(jī)構(gòu)未正常作用，不能正常引爆彈藥。當(dāng)主發(fā)火機(jī)構(gòu)失效時(shí)，隨著子彈藥轉(zhuǎn)速的降低，離心作用件所受離心力減小，扭簧驅(qū)動(dòng)離心作用件克服離心力與阻力（包括扭簧阻尼和零部件接觸摩擦力）作用向內(nèi)（向著子彈藥轉(zhuǎn)軸方向）轉(zhuǎn)動(dòng)，離心作用件上裝配的針刺部件戳擊爆炸元件，爆炸元件發(fā)火繼而引爆引信其他爆炸組件。當(dāng)引信引爆戰(zhàn)斗部時(shí)，子彈藥實(shí)現(xiàn)自毀;當(dāng)引信無(wú)法引爆戰(zhàn)斗部時(shí)，引信爆炸組件已經(jīng)全部作用，沒(méi)有能量再引爆戰(zhàn)斗部，子彈藥實(shí)現(xiàn)自失效。

由圖3可以得到表1結(jié)果。

由表1可得：

（1）隨著扭簧剛度的增大，離心作用件從開(kāi)始向內(nèi)運(yùn)動(dòng)到最后戳擊爆炸元件所需的時(shí)間減小，即扭簧剛度越大，離心作用件越快完成回戳過(guò)程;

（2）隨著扭簧剛度的增大，針刺部件最終戳擊爆炸元件時(shí)，離心作用件對(duì)子彈藥的相對(duì)角速度越大，即戳擊能量越大;

（3）對(duì)比仿真結(jié)果可知，在1.5×10-4N·m/（°）剛度的扭簧作用下，針刺部件戳擊爆炸元件時(shí)，戳擊能量大于爆炸元件動(dòng)態(tài)完全發(fā)火所需的最小能量，預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)能夠引爆爆炸元件。

因此，在最大剛度為1.5×10-4N·m/（°）的扭簧作用下，子彈藥從母彈艙被拋撒出到落地或碰撞目標(biāo)前，離心作用件能夠可靠啟動(dòng)，向外運(yùn)動(dòng)，且達(dá)到完全飛開(kāi)的狀態(tài);在落地或者碰撞目標(biāo)后，如果主發(fā)火機(jī)構(gòu)未正常作用，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到一定數(shù)值時(shí)，離心作用件向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)針刺部件戳擊爆炸元件時(shí)，戳擊能量大于爆炸元件動(dòng)態(tài)完全發(fā)火所需的最小能量，可以使爆炸元件完全發(fā)火。因此，本文所設(shè)計(jì)的預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)能夠使子彈藥實(shí)現(xiàn)自毀或自失效，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的和效果。

4結(jié)論

本文針對(duì)子彈藥引信的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種適用于子彈藥引信的預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)子彈藥的自毀或者自失效功能。經(jīng)過(guò)計(jì)算和仿真分析可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)在子彈藥下落和作用過(guò)程中能夠可靠作用，在主發(fā)火機(jī)構(gòu)失效時(shí)，該機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)子彈藥自毀或者自失效，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。因此，本文所設(shè)計(jì)的預(yù)儲(chǔ)能離心作用機(jī)構(gòu)適用于子彈藥引信。

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