新型电爆炸箔系统电压对爆发电流影响的实验研究

本文通过实验研究了自行研制的小体积脉冲功率装置和新型冲击片雷管组成的电爆炸箔起爆系统的起爆电压和爆发电流的关系,表明此起爆系统具有较高水平的脉冲功率密度。利用实验数据计算表明该起爆系统的电感小于49nH。

爆炸箔起爆系统初始电阻对爆发电流和飞片速度影响的数值模拟

研究了电爆炸箔起爆系统起爆回路初始电阻对爆发电流和冲击片雷管飞片速度的影响规律,分析了影响电爆炸箔起爆系统体积的因素,为在可靠发火条件下降低起爆系统体积提供设计参考。

微型半导体桥临界爆发及发火电流特性研究

为获得恒流激励下微型半导体桥的临界爆发和发火电流特性,研究了微型半导体桥换能元和换能元与斯蒂芬酸铅组成的发火件。利用高速示波器测试其在不同激励电流时的电压和电流信号。利用D-最优化法测试其临界爆发电流和临界发火电流。实验现象显示微型半导体桥的固态是其稳定态,熔点可作为临界爆发点,并且发火件临界发火属于电热发火。基于傅里叶传热原理,建立了微型半导体桥的稳态导热模型,推导出临界爆发电流和临界发火电流理论计算公式。临界爆发电流与微型半导体桥电阻的平方根成反比,与面积的1/4次方近似成正比。降低电阻或者增大面积可提高发火件的临界发火电流。实验数据验证了计算公式的可行性与合理性。

金属桥箔爆发规律的数值计算

为研究金属桥箔的桥区尺寸和厚度对其爆发性能的影响,通过实验测试了不同尺寸金属桥箔的爆发电流和爆发电压曲线.实验结果表明,随着金属桥箔桥区尺寸和厚度减小,金属桥箔的爆发电流减小,爆发时间提前.利用FIRESET动态电阻模型计算了不同桥区尺寸和厚度的金属桥箔的爆发电流和爆发电压曲线,计算结果与实验数据基本吻合,验证了模型的准确性和测试结果的有效性.对实验和计算结果分析可知,减小桥箔尺寸和厚度有利于减小其爆发电流,桥箔尺寸和厚度变化与爆发点变化基本呈线性关系.

低电压下爆炸箔的电爆性能

冲击片雷管是全电子安全系统中作为起爆点火常用的执行机构,是解决全电子安全系统起爆安全性的最好途径。针对电爆炸起爆系统(electro explication system, EFIS)中冲击片雷管充电电压高的问题,对桥区尺寸为250μm×250μm×3μm的铝(Al)膜爆炸箔进行低电压适配研究。在分析爆炸箔电爆参数中的爆发电压、爆发电流及爆发时间等影响因子的基础上,通过改进的FIRESET模型中添加修正系数,利用Simulink平台建立模型进行仿真分析,结合试验研究在800、1 000、1 200 V的爆发电流、爆发电压、爆发时间的变化规律。结果表明:充电电压为1 000 V时,Al制爆炸箔的电爆炸电能量利用率更高,添加的修正参数也有一定的可行性。

爆炸箔冲击片起爆设计参数研究

为了研究爆炸箔起爆器起爆系统典型参数的规律,设计了试验装置和试验方法,研究了爆炸箔冲击片起爆系统中爆发电流、爆发电压与输入起爆能量、爆炸箔截面积的关系,并且给出了相关规律。通过研究得出:爆发电压时间、峰值电流时间越接近,爆发电压峰值与爆发电流峰值越重合,能量利用率最高。研究结果对爆炸箔冲击片起爆系统的优化设计具有一定的指导意义。

三种爆炸箔桥形状的比较分析

为提高爆炸箔起爆器的能量利用率,本文对其主要影响因素之一爆炸箔桥箔进行了研究,测定了3种不同形状爆炸箔桥箔的爆发电流,并对起爆炸药HNS-IV进行了飞片感度试验。试验结果表明圆形桥箔的爆发电流密度最大,起爆HNS-IV的50%起爆电压最低,爆炸箔起爆器(EFI)选用圆形爆炸箔桥箔可以进一步提高能量利用率,降低发火能量。

低能爆炸箔点火器研究

为降低爆炸箔冲击片点燃B/KNO3点火药的发火能量,对B/KNO3药剂组分进行了细化处理,优化了压药密度。在压药密度为1.50～1.64g.cm-3、发火电容为0.12μF的条件下,采用升降法进行了发火试验,试验结果表明,爆炸箔冲击片点燃超细B/KNO3点火药50%发火能量平均值约29mJ。在试验中监测了爆炸箔冲击点燃超细B/KNO3点火的爆发电流,测试表明:爆炸箔冲击片点燃超细B/KNO3点火药全发火爆发电流约500A。

半导体桥爆发临界性实验研究

对电容放电和5min恒流激励时半导体桥换能元的爆发特性进行了实验研究,测试了半导体桥作用过程中电压、电流、电阻的变化规律,通过对电阻变化特点的详细分析,发现恒流激励时半导体桥存在临界爆发电流,电容放电激励时存在爆发和产生等离子体两个临界电压。然后利用D-最优化法测试了电阻约为0.8Ω、长度为80μm、宽度为380μm、厚度为2μm、V型角为90°的半导体桥的临界爆发电流、临界爆发电压和产生等离子体的临界电离电压等数据,通过加载不同的电压,得出了爆发时间与充电电压之间的规律。

高压脉冲功率源与冲击片雷管发火能量匹配关系特性试验方法

针对高压脉冲功率源接入引出电缆后与冲击片雷管发火能量的匹配问题,提出了高压脉冲功率源与冲击片雷管发火能量的匹配关系特性试验方法,通过试验装置测试了接入引出电缆后冲击片雷管短路放电性能参数,并进行了理论分析及冲击片雷管发火验证试验。结果表明:在脉冲功率源输出端增加100mm的引出电缆后,冲击片雷管发火电压需提升300V,此时输出能量等价于未接入引出电缆时的发火能量。该方法在冲击片雷管发火试验以及传爆序列试验中,既能保护起爆装置,节约试验成本,又能保证冲击片雷管可靠起爆。

爆炸箔尺寸对冲击片电爆参数的影响

研究了特定点火装置在充电电压为2000V和2500V条件下不同截面积桥箔的爆发电流、爆炸时间,预估了飞片的最大击靶速度。通过研究得到了与特定点火装置相匹配的桥箔截面积和该截面下爆炸箔起爆HNS-Ⅳ时的50%发火电压。研究结果可对冲击片雷管发火能量的优化设计提供一定的技术支持。