炸药抗过载性能试验方法

炸药抗过载性能的测试与表征,是侵彻战斗部装药选型的重要依据。基于单自由度受迫振动模型,建立炸药抗过载性能试验测试装置,模拟战斗部侵彻过程中炸药装药所承受的力学环境和变形行为,提出过载条件下炸药的点火判据∫σdσ(σ和σ分别为应力和应力率),形成了炸药抗过载性能表征方法。采用该装置对3种典型的DNAN基不敏感侵彻熔注炸药的抗过载性能进行测试,得到它们的点火阈值分别为1.8 GPa^(2)/ms、2.2 GPa^(2)/ms和3.3 GPa^(2)/ms;采用平头弹侵彻试验方法,对上述3种炸药的抗过载性能进行验证,得到了3种炸药的着靶爆炸反应的临界速度范围分别为444~475 m/s、512~531 m/s和大于570 m/s。研究结果表明,炸药抗过载性能测试和平头弹侵彻试验方法试验的验证结果一致,说明炸药抗过载性能试验方法可作为侵彻战斗部装药选型的科学有效手段。

一种微小型抗过载电点火管的设计

为提升电点火管在高过载环境下的可靠性,同时满足在多重过载环境下的安定性,在进行抗过载失效分析及结构设计的基础上,设计了一种抗过载半导体桥电点火管。通过采用SCB换能元及T型电极提升桥路电阻可靠性,采用不锈钢管壳提高结构强度,并对装药进行缓冲保护以实现多次过载冲击下的安定性。经试验验证及考核,在100000g/50μs高过载及7次50000g多重过载冲击下,电点火管可靠性及安全性正常,解决了过载环境下电阻失效及早炸的问题。

用Hopkinson杆冲击加载研究高量程微加速度计芯片的抗过载能力

采用体硅微机械加工技术制作田字形结构的高量程微加速度计芯片。为了研究芯片的抗过载能力 ,使用Hopkinson杆对其施加冲击载荷 ,以一维应力波理论估计芯片受到的加速度。结果显示 ,芯片破坏的临界载荷为 2 0 0kgn。裂纹和断裂主要发生在十字架中心、边框的 4个角以及十字梁和边框的连接部位。

抗过载压电式工业装备振动监控MEMS加速度计的仿真分析与设计

针对工业装备振动监控对测振传感器的实际需要,设计了一种具有全方位抗过载结构的压电式加速度计,通过MATLAB对本征频率与灵敏度进行理论分析并做出结构参数优化设计,同时通过有限元分析软件ANSYS对所设计的传感器结构进行三维建模,添加力-电多物理场耦合等载荷进行静力、模态及动力等仿真分析,验证设计可行性,进一步确定结构参数,得出该结构压电式加速度计的本征频率、灵敏度及线性度仿真结果分别为29.8 kHz、0.2 mV/g和0.11%。

抗过载环形MEMS固体波动陀螺设计加工与测试

本文针对传统MEMS振动陀螺在经历高过载过程无法存活且冲击前后参数变化大的问题,开展了抗高过载MEMS固体波动环形微机械陀螺设计、加工和测试方面的研究工作。首先,提出了全对称梁的陀螺结构形式,该结构能够有效的减小冲击过程在结构中造成的应力残留,配合止挡机构以及灌封技术能够提升陀螺在冲击过程中的存活能力,并在此基础上推导了陀螺的动力学方程和敏感轴冲击振荡运动函数,指出了敏感轴冲击模态的固有频率越高、品质因数越小则越有利于提高陀螺在敏感轴上的抗冲击特性。其次,利用有限元分析软件对陀螺结构进行了模态分析和冲击特性仿真,结果显示在15 000 g@10 ms的冲击作用下,陀螺的最大位移和应力分别为9.46μm和99.6 MPa,保证了陀螺结构具有较好的抗冲击裕度。再次,利用较为成熟的玻璃-硅键合和深硅刻蚀工艺实现了陀螺结构的加工,结合陶瓷封装实现了陀螺结构的真空封装,并基于驱动闭环和检测开环回路搭建了陀螺的测试系统。最后,在实验室环境下利用冲击台实现了对陀螺样机的冲击测试,冲击过程(脉宽0.6 ms)出现了多个5 000 g以上的峰值,最大峰值为16 050 g,陀螺响应时间约为1 s,冲击前后陀螺零位变化小于1%,验证了本文研制样机的抗过载能力。

全方位抗过载的压阻式三轴加速度计

针对加速度计在碰撞中过载失效的问题,提出了一种基于SoI的具有抗过载能力的压阻式三轴集成加速度计。加速度计采用三质量块结构,利用深反应离子刻蚀(DRIE)释放出来的间隙实现横向过载保护,同时利用SoI片,在硅〈100〉平面上通过KOH腐蚀硅〈110〉补偿条形成凸角实现纵向过载保护。封装后的加速度计利用激振台和落锤法进行了测试。测试结果表明:加速度计的三轴灵敏度分别为2.56,2.54,2.05 mV/gn,分辨率分别为0.53,0.87,0.77 mgn,三轴方向均具有超过3000 gn的抗过载能力。

HMX/黏结剂体系摩擦特性及抗过载性能

奥克托金(HMX)作为现今军事领域能量水平高、综合性能最好的单质炸药,具有优良的爆轰性能,被广泛应用于混合炸药中,但其摩擦、撞击感度都较高,也使其在应用过程中存在安全隐患。为了改善HMX基混合炸药的摩擦性能和抗过载性能,采用氟橡胶和顺丁橡胶包覆HMX颗粒,获得HMX/黏结剂混合体系样品,利用扫描电镜观察包覆前后HMX的形貌变化,通过滑移力测量仪与摩擦感度仪测试样品的摩擦性能,最后考核HMX基混合体系的抗过载能力。实验结果表明:氟橡胶和顺丁橡胶能够对HMX炸药颗粒有效钝感和减摩,其中顺丁橡胶包覆后的HMX基混合炸药体系摩擦特性更优良,且通过了抗过载实验考核。

组分对CMDB推进剂抗过载性能的影响

应用于炮射导弹的发动机推进剂药柱在其发射期间承受几千甚至上万 g 的高过载,对推进剂的抗高过载性能提出了要求。根据3种配方CMDB推进剂20℃下的宽应变率单轴压缩实验,分析了固体填料含量对CMDB推进剂屈服应力的影响,并建立了 3 种配方 CMDB 推进剂 Prony 本构模型;通过有限元仿真软件建立了某一管型药柱的高过载模型并进行数值计算,对比了 3 种 CMDB 推进剂在高过载下力学响应的差异和抗过载性能的优劣。结果表明,3 种推进剂配方在同一载荷工况下具有相同的最大应力,同一应变率下屈服应力大的推进剂配方抗过载性能更好;对于 20 ℃的应用温度,CMDB推进剂最大抗过载幅值随固体填料增加呈现先增加、后减小的趋势,CMDB 推进剂配方存在一个最佳固体填料含量,使得抗过载性能最好。

高过载存储测试中抗过载技术的研究

介绍了高过载存储测试的系统组成和设计原理。对记录器抗高过载能力进行理论分析和试验证明,从电路和结构设计方面考虑提高抗高过载能力。应用ANSYS软件对结构进行仿真,并采用缓冲和灌封技术相结合的方案,使得防护效果更佳。经过试验证明:这种方案具有很高的可靠性。

复合量程加速度计抗过载技术的研究

介绍了复合量程加速度计的设计原理,对加速度计的抗高过载能力进行理论分析和实践证明。从复合量程加速度计的内部结构设计到外部封装设计两个方面考虑提高抗高过载能力。应用ANSYS软件对结构进行仿真,并应用到实际的过载试验。试验中,复合量程加速度计在经过高过载之后,能有效的测得炮弹膛内初始过载和外弹道轴向过载,而且加速度计没有被损坏。结果证明,这种抗过载设计方案具有很高的可靠性。

Ku波段低相噪抗过载介质振荡器的设计

本文介绍了一种工作于Ku波段高端的低相噪、抗过载介质振荡器的设计,该介质振荡器通过力学分析联合场分析对谐振腔体进行综合优化,设计出高Q值、高机械强度的谐振腔,使得振荡器在RMS=10.65g且没有任何减振措施的条件下输出频谱顶端展宽不超过1KHz,相位噪声恶化小于2dBc/Hz@10KHz,且全频带内无杂波;设计创新的U形振荡电路结构,使得振荡电路面积相对于传统振荡电路减小50%、相位噪声优化10dB,在-55℃至+85℃的范围内相位噪声优于-87dBc/Hz@10kHz。

一种提高抗过载能力的圆片级真空封装

为提高现有的MEMS高量程压阻式加速度传感器的抗过载能力,优化设计了一种新型圆片级封装结构。通过在敏感结构上增加防护层阻挡质量块位移来减小悬臂梁根部应力,从而防止其断裂,提高了传感器的抗过载和循环使用的能力。针对这一封装设计了一种后释放悬臂梁的加工工艺,减小了封装对悬臂梁的影响,通过抛光和阳极键合工艺实现真空封装,仿真分析封装前后传感器的固有频率和等效应力。结果表明该封装对加速度计的固有频率基本无影响,而抗过载能力提高了两倍以上,说明所设计的圆片级封装结构可以有效提高该类加速度传感器的抗过载能力。

抗过载长秒量延期电点火具结构设计与性能研究

为提高电点火具的抗过载能力,并满足长延期的要求,在研究提高电点火具抗过载的方法和影响延期药燃烧速度因素的基础上,设计了一种抗过载长秒量延期电点火具。采用复式结构壳体(内外双壳,内壳为铝、外壳为镍铜)来提高其抗过载能力,壳内涂虫胶漆。选用玻璃-金属封结电极塞来提高密封性。点火药为m(聚四氟乙烯)m(铝粉)m(镁粉)=403030的高能点火药。延期元件选用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料管壳。延期药为钨系延期药,组分质量比为m(W)m(KClO_(4))m(BaCrO_(4))m(黏结剂)=3310552。使用泡沫铝作为延期元件和壳体间的缓冲材料,厚度为1.5 mm。运用ANSYS软件,仿真验证了电点火具的抗过载能力,满足设计要求。采用堵、泄结合的方式进行防静电设计:在点火药和壳体之间设计环氧树脂绝缘环,厚度为1.5 mm;在电极塞中部设计0.2 mm宽的空气隙,提高使用安全性。通过对电点火具结构、药剂、材料等方面的优化,提升了电点火具的抗过载能力,满足了长秒量延期要求。

一种抗高过载电机设计与控制策略研究

针对制导炮弹23000g高过载环境下弹载电机易损问题,设计一种采用碟簧与特制钢球组合缓冲减振的抗高过载无刷直流电机,提出一种基于改进脉振高频注入法与改进模糊超螺旋滑模观测器的无感观测方法。考虑制导过程中存在高频、摩擦、风阻等干扰因素,影响弹载电机快响应、高精度的控制,提出一种超螺旋滑模自抗扰控制策略。仿真与电机实验结果表明:无感观测方法转子位置跟踪误差仅为0.008 rad;所提控制策略相较于传统自抗扰控制策略,响应速度得到了提升,速度抖振从0.5 r/min降至0.1 r/min,且抗扰能力增强了约1倍。

具有抗高过载能力的大传爆比传爆序列

针对超音速巡航导弹抗高过载、飞行速度快,安全性、可靠性的新要求,提出并设计了一种具有抗高过载能力的大传爆比传爆序列,该序列由电子雷管、导爆管、传爆管、水平转子和垫片组成。其中,水平转子的转轴与弹轴不重合,使得导爆管与电子雷管和传爆管错位,使之平时处于隔离状态。发射后,在离心力的作用下解除保险,水平转子开始运动,转子旋转一定角度后使导爆管与电子雷管对正,解除隔离使之处于待发状态。该序列中的垫片包括平台和凸台两部分,它可以起到双重的缓冲作用,同时保护位于上部的水平转子和底部的传爆管,具有优异的抗高过载能力。该序列具有大传爆比的特点,传爆管药量的增加为战斗部节省了空间,提高了战斗部的装药量,增强了武器的毁伤能力。

抗高过载加速度计失效定位与故障复现

随着硅微机械系统技术的不断发展成熟,抗高过载加速度计已广泛应用于航空航天、兵器测试等振动冲击过程中加速度的测量,然而上万g乃至十万g以上的高过载对芯片的内部结构以及加速度计的封装提出了更高的要求。因此,运用多种失效分析手段,结合自制的抗高过载加速度计介绍了一种典型的断裂失效模式并进行了复现,最后给出了相应的使用建议。

侵彻引信抗高过载复合灌封方法

针对引信面临瞬态强冲击力学环境缓冲防护设计需求,提出引信复合灌封方法。该方法基于应力波在多界面间的衰减理论,采用三种引信常用灌封胶分层组合灌封,并利用过载同步测试系统测试引信壳体和灌封层内过载评估其抗过载性能。试验结果表明,采用“硅橡胶-环氧树脂-电子灌封胶”的复合灌封方法可将过载峰值衰减70%以上,且在至少10次高过载冲击后仍可对引信过载敏感器件起到防护作用,满足侵彻多层硬目标引信的抗过载防护需求。

信息化炮弹抗高过载设计方法

随着作战需求和信息技术的发展,催生了具备侦察定位、精确打击、封锁干扰等各类功能的信息化炮弹,其效能的发挥通常需要弹载功能器/部件和弹体结构、材料能抗各种高过载作用,抗高过载技术已成为制约炮弹信息化、智能化快速发展的主要瓶颈技术之一。梳理了信息化炮弹抗高过载问题的发展历程,阐明了信息化炮弹抗高过载的本质内涵;总结了过载环境建模与测量、抗过载结构与材料、抗过载试验与测试等关键技术;提出了以功能防护为核心目标的抗高过载设计思路,明确了信息化炮弹抗高过载设计流程。提出的“本体强度加固、支撑体变形吸能、结构件破坏转移、前沿技术交叉”抗高过载方法在工程实践中取得了较好效果,为信息化炮弹及具有高过载特征的火箭弹、导弹等抗过载设计提供了参考。

抗高过载FAE燃料的性能

通过试验验证了抗高过载FAE燃料的物化性能、爆炸威力及抗过载能力,研究内容包括燃料的内相容性、撞击感度、摩擦感度、静爆威力、燃料爆炸的火球发展历程以及燃料在各种撞击过载和发射过载条件下的状态变化等。结果表明,燃料的爆炸比威力大于2.0倍TNT当量,装填密度大于1.55g/cm3;燃料内相容性和安定性良好,抗过载能力经过小样试验大于2×105m/s2,其性能基本满足工业化生产的安全性要求。

粘合剂对钨系延期药抗过载性能的影响

为研究不同粘合剂对钨系延期药抗过载性能的影响,分别采用氟橡胶、硝化棉、酚醛树脂作为粘合剂,对成型的延期药柱力学性能进行了测试,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对延期管进行高过载试验,并通过工业CT观察过载后药柱结构损伤情况,对过载前后延期药的延期时间做了比较。结果表明:氟橡胶造粒药剂的弹性模量最小,硝化棉造粒延期药的弹性模量最大,且抗压强度也最大;氟橡胶、硝化棉、酚醛树脂造粒延期药的临界抗过载值分别为15 000g、12 000g、10 000g,药剂过载环境下损伤形式各有不同;随着g值的增大延期时间逐渐缩短,且当过载值高于结构破坏的临界值时,延期管均出现蹿火、瞬发等现象。