基于激光加工的微安保机构设计与性能

复杂场景下火工品微安保机构需具有可恢复与抗过载特性,为此,研究设计了基于激光加工的金属材质电热驱动微安保机构,采用有限元模拟分析了镍基微电热执行器动作特性,通过调整双热臂U型电热执行器热臂和冷臂的长度、宽度以及各臂之间的间隙,探究它们对输出位移的影响;通过正交实验得到优化的超快激光加工工艺参数分别为频率100 kHz、能量113μJ、切割速度100 mm·s^(-1),实现了镍基电热微安保机构的超快脉冲激光精确制造;最后,搭建了安保机构性能验证平台,验证了该机构在不同电流激励下的驱动位移与隔爆性能。结果表明,在8 A激励电流下,加工的镍基微安保机构驱动位移可达1084μm,所组装的火工品微安保机构在传爆序列中能够有效隔爆。

一种内置双层电热MEMS安保机构的微点火序列

为实现点火序列的高安全性及微封装体积,研究设计并制作了一种内置双层电热MEMS安保机构的微点火序列,该序列包含了点火器、安保机构及点火药等核心部件,整体封装尺寸为Φ10 mm×3.3 mm。其中安保机构为具有双稳态功能的双层结构,前端的点火器为覆盖有Al/CuO微装药的NiCr桥箔,桥箔电极采用背部无引线封装的方法来降低序列封装体积,后端的点火药采用硼/硝酸钾(Boron/potassium nitrate)点火药。采用控制Al/CuO装药量的方法对其安保性能进行测试,结果表明该序列在Al/CuO装药尺寸为Φ800μm×30μm时安保机构在安全状态下能够阻隔前端点火器火焰能量的传递并保持结构功能完整,在解保状态下能够使后端的点火药被点火器点燃,具备点火隔火能力。

基于硅双固态梁PyroMEMS安保机构的设计、制备及作动性能

为适应武器弹药安全系统微小型化、高可靠性的发展要求,设计了一种基于硅双固态梁的烟火微机电系统(PyroMEMS)安全保险机构。采用ABAQUS软件对安保机构层中固态梁的耐压强度与耐过载强度进行了模拟仿真。根据模拟仿真结果采用微机电系统(MEMS)工艺制备了PyroMEMS安保机构原理样机。为研究作动性能,选用质量配比为1∶9的硅铅丹(Si/Pb_3O_4)作为点火药,选用质量配比为1∶1的苦味酸钾/高氯酸钾(C_6H_2(NO_2)_3OK/KClO_4)作为产气药。结果表明,安保机构层中固态梁在长与宽均为300μm时耐压强度为310.03 MPa,耐过载强度为47.31 g。设计的PyroMEMS安保机构可成功实现安保功能。

机电引信安保机构解除保险过程动态仿真

为了研究机电引信安保机构的解除保险过程,提出了利用ADAMS软件动态仿真的方法;建立了安保机构仿真模型,计算过程中考虑转子与相邻构件间的接触和碰撞等复杂因素的存在,仿真出了水平转子转正时间,验证了转子转动的灵活性和快速性,以及锁定机构工作的可靠性;将仿真结果与高速摄像试验统计结果比较,验证了ADAMS软件仿真结果的正确性。

双滑块驱动无返回力矩钟表机构特性研究

对双滑块驱动无返回力矩钟表机构进行了理论分析,在VisualNastran软件环境下进行了该机构参数最佳匹配规律研究。采用正交试验和仿真研究该机构中双滑块质量参数最佳匹配、拉簧刚度和惯性簧刚度参数最佳匹配。仿真和试验结果表明:该机构可以有效区分导弹正常发射过载与勤务处理干扰环境力;能有效避免单质量块后坐保险机构的钟表机构在冲击试验中存在断齿的问题;该机构下滑块质量与上滑块质量最佳比为7.96、拉簧刚度与惯性簧刚度最佳匹配为2.75,此时在冲击和震动试验中上滑块位移响应和速度响应最小。

MEMS保险机构加载模拟装置

针对火箭弹引信主动段时间较长,已有的实验设备无法模拟解保过程中加速度变化的问题,提出了MEMS保险机构加载模拟装置。该装置具有两个旋转机构,分别由电机和扭簧驱动。通过改变电机的转速和扭簧的力矩,可以在一定范围内调整加速度幅值和加载持续时间。实验结果表明,该装置具有结构简单,操作方便,适用范围广的特点,对MEMS安保机构可实现数千g加速度和数毫秒持续时间的加载模拟。

MEMS引信安全系统用火工作动器特性分析

基于MEMS引信安全系统的工作原理,分析了应用于MEMS引信的火工作动器的特性,总结了火工作动器在MEMS安全系统中的主要功能,提出了MEMS引信用火工作动器设计过程中需要解决的关键问题,为MEMS引信安全系统及相关火工作动器设计提供了参考。

微细电火花加工参数优化及加工质量分析

参数优化是微细电火花铣削加工中常见的问题之一。对引信保险机构的组成零件进行微细电火花铣削加工,分析微细加工中的参数优化对加工质量的影响。实验得出,加工过程中脉宽、脉间及电流应匹配适用,分层厚度应灵活调整。

具有状态识别特征的引信用电磁拔销器

电磁拔销器可利用得失电原理实现引信的安全状态可恢复功能。为了使引信或安保机构能够简便获得电磁拔销器已完成解保程序或已恢复安全状态的信息,提出具有状态识别特征的引信用电磁拔销器,在目前使用的电磁拔销器结构的基础上增加了触发部件和信号输出部件,将其工作过程同步为信号输出部件通断的过程,使引信或安保机构通过信号采集就可获得安全状态信息。结果表明:该电磁拔销器工作状态稳定,信号输出可靠,最小响应时间为3ms。

光致形变聚合物的引信微驱动器设计

光致形变聚合物材料在光驱动型微执行器方面具有体积小、结构简单和易实现遥控等特点。介绍了光致形变聚合物的变形机理及其等效弯曲效应,并将其应用到引信安全与解除保险机构上。通过计算得出具有一定尺寸薄板的等效弯曲行为,并用ANSYS仿真其变形量。根据其变形量设计相应的安保机构,使光致形变薄板能提供足够的驱动力,保证引信安全解除保险,并通过仿真计算验证了在引信驱动器上应用的可行性。