“火工品安全性与可靠性”专题序言

火工品广泛用于兵器、航空、航天各领域,是武器装备的关键元器件。火工品技术是国防基础技术,火工品安全性可靠性对于武器系统功能实现至关重要。在安全性方面,火工品是含有敏感含能材料的装置,其安全性试验与评估与炸药、推进剂等含能材料有相同之处,也有不同之处。相同之处在于,火工药剂具有与炸药等含能材料相似的自反应特性。不同之处在于,火工药剂比炸药更敏感,燃烧转爆轰速度更快。因此,火工品在试验方法的灵敏性、系统精度、响应速度和样品量等方面都有特殊要求,对于先进的测试、试验与评估技术依赖更强。

从美军标的变化分析火工品可靠性指标及验证方法的进展情况

本文通过对美军标《电起爆器通用设计规范》从MIL-I-23659C到MIL-DTL-23659D和MIL-DTL-23659E的3次修订中有关可靠性指标及其验证方法规定变化的分析,研究了美国火工品技术的发展状况,特别是火工品可靠性技术发展现状,并结合我国的火工品可靠性技术的发展给出了研究结论和建议。

电火工品发火感度动态斜坡法测试技术研究

利用自行设计的动态斜坡发生器系统进行了桥丝式电火工品的发火感度测试，验证了系统的可行性，同时验证了动态斜坡法可探查出有缺陷的试件或试件的差异性，并可测出差异的量值，直接评价其它性能对试验结果的影响。该方法消除了目前诸多感度试验方法中存在的统计缺陷，使每个试件均有统计意义，从而减少试件数量，降低消耗，增加经济效益，提高工作效率。

激光起爆系统光路完整性检测技术研究

针对激光起爆系统可能会出现起爆光路的不完整从而影响正常的起爆,设计了激光起爆系统自相关检测和互相关检测两种不同的光路完整性检测结构,并对两种结构进行了理论分析和对比。结果表明,自相关检测结构可以检测到激光起爆器回馈光纤中回波信号的最小功率为100nW,互相关检测结构能检测到激光起爆器回馈光纤中回波信号的最小功率为0.1nW。在满足检测激光功率最大为0.2mW的条件下,前者不能实现起爆光路完整性的检测,而后者可实现起爆光路完整性的检测。

电火工系统300kV静电放电测试研究

为模拟直升飞机空中补给的静电放电试验,建立了300kV、1000pF、1Ω超高压静电放电测试系统.对引信(去掉传爆管和扩爆药柱)、电火工系统,可做抗充电电压50kV-300kV正、负极性,六个档次的静电放电模拟试验.目前已在100Ω校准电阻负载上进行测试研究.

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。

不同先验信息下D-优化法的估值精度及其适用性

采用Monte Carlo模拟仿真方法,研究了感度试验在具有不同的先验信息情况下D-优化法对感度总体参数的估值精度的影响。并将其与升降法和兰利法两种试验方法进行了对比研究。结果表明,D-优化法对初始参数的设置依赖性较小;当具有一定感度总体参数先验信息的情况下,采用升降法进行试验可以得到更准确的均值,而采用D-优化法则可以得到更准确的标准差;在对样品感度信息掌握较少的情况下,D-优化法的估值精度优于其它两种方法,在只掌握试验样品的均值,对标准差不了解的情况下,兰利法可以得到更准确的均值估计,而D-优化法则可以得到更准确的标准差;在任何情况下,D-优化法对标准差及P响应点的估值精度优于升降法和兰利法。

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。

装药参数对爆炸箔起爆器性能的影响

为研究HNS-Ⅳ装药参数对爆炸箔起爆器(EFI)性能的影响,测试了不同装药参数的EFI在不同放电电压下的作用时间。结果表明,装药密度为理论最大密度(TMD)的90%时,EFI起爆感度最高,作用时间最短,当装药密度为60%TMD和98%TMD时,EFI的起爆感度很低;装药密度为90%TMD时,装药直径在一定范围内对EFI起爆感度及作用时间基本没有影响。

小体积脉冲功率源及LEEFI发展研究

综述脉冲功率源主要元器件:脉冲变压器、发火电容器、发火开关的研究进展,介绍了MIL-DTL-23659D对脉冲功率源与爆炸箔起爆器(EFI)发火性能的试验要求,并对低能爆炸箔起爆器(LEEFI)的发展进行了分析。

激光火工品系统自动检测电路的噪声分析与抑制

设计了激光火工系统检测结构和微弱光信号检测前置放大电路,主要分析了前置放大电路中产生噪声的原因,并讨论了如何处理噪声,提高信噪比。实验测得输入光功率为0.10nW时,检测电路输出电压约为10.5mV,输入光功率小于0.1nW时,检测电路输出电压淹没在噪声中无法分辨,即检测电路的峰值噪声约为10mV。

甲苯一段半间歇硝化工艺的反应失控研究

通过自动化实验室反应量热器(RC1e)测试向混酸中滴加甲苯这一半间歇硝化过程中的反应量热数据,根据相关理论对该硝化反应进行初步的热危险及反应失控分析。采用等温条件下的反应量热器实验(RC1e)研究不同的工艺条件,如搅拌速度、加料速度和设定温度等参数对反应结果的影响,总结出最优工艺反应条件,推导出反应失控条件下的绝热温升和所能达到的最大温度等参数。分析结果表明:在设定的工艺条件下,采用半间歇反应可以使失控反应的严重度等级从中等降低到低等,在设定操作条件下假定反应失控所引发的最大温度是在工艺条件允许的范围之内,不具有很大的危险性。

火工品爆炸过程中新型动态测试方法

针对火工品爆炸性能研究中的测试方法问题,提出了利用闪光X射线系统和数字高速摄影系统对火工品作用过程中各类现象进行观测的方法,该方法可以将火工品作用的全过程以图像直观地显示出来,并且均为某一个点或某—个时间段的记录和观测值。利用闪光X射线系统和数字高速摄影系统观测火工品作用过程的方法,能有效弥补火工品传统测试方法的不足,是记录火工品全部作用过程唯一直观的手段。

SCB换能元应用于微型固体推进器中的研究

换能元的选型和结构尺寸、发火电阻等参数是影响微型固体化学推进器的发火能量的主要参数。通过对半导体桥(SCB)换能元的电阻、尺寸等参数特性的分析,设计了一种点火能量低,可用于固体微型推进器的SCB微型换能阵列。试验表明,其在15μF电容时,最小全发火电压小于7 V,为固体微型推进器的设计提供了低能换能元件。

电雷管射频感度试验的应用研究

利用电雷管的射频感度试验,以评定不同电雷管的抗射频能力,并推算电雷管最大不发火射频功率,通过对电雷管电磁危害分析,可分析计算环境电磁场进入电雷管的射频功率并与其最大不发火射频功率进行比较,以判断电雷管的使用安全性。

含HNIW电雷管输出威力的研究

依据G JB5309.1～.38中钢块凹痕试验的方法,测试了以六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW）为输出装药的电雷管（Φ3.85 mm）的输出威力。在相同装药条件下,与以HMX为输出装药的电雷管相比,其输出威力提高了10%以上,极限起爆药药量减少表明HNIW可以作为雷管进一步小型化的可选药剂。

超细HNS-Ⅳ炸药的窄脉冲起爆判据研究

为获得超细HNS-Ⅳ炸药的窄脉冲起爆判据,分析了冲击片起爆判据的计算过程,通过拟合冲击片起爆超细HNS-Ⅳ炸药的试验数据,得到了装药密度为1.57g/cm^3的超细HNS-Ⅳ炸药的窄脉冲经验起爆判据,用其计算的冲击片起爆阈值电压与感度试验结果基本符合。

爆炸箔厚度与其电爆性能和冲击片雷管感度的关系研究

为了研究爆炸箔厚度与其电爆性能的关系,以及爆炸箔厚度对冲击片雷管感度的影响,对5种不同厚度的爆炸箔进行了试验。研究结果表明:在1.3kV和1.5kV的充电电压下,厚度为4.0μm以下的爆炸箔的电爆性能好于4.0μm以上的爆炸箔;爆炸箔厚度对爆发时间和冲击片雷管感度有显著影响,本试验中,使用3.5μm和4.0μm爆炸箔的冲击片雷管起爆能量最低。

Ni-Cr薄膜换能元点火性能研究

针对微火工品和微推进器集成化的发展需求,以及制作工艺与MEMS、半导体工艺相兼容并能实现低能发火的要求,对Ni-Cr薄膜换能元进行了研究,设计制作了几种不同桥区尺寸和薄膜厚度的Ni-Cr薄膜换能元,并对其电发火性能进行了测试。结果表明:在同一桥区尺寸的条件下,Ni-Cr薄膜发火感度随桥膜厚度的增加而升高;在相同的桥膜厚度下,Ni-Cr薄膜的发火感度随桥区尺寸的增大而降低。

纳米含能材料Al-MoO_3的性能研究

采用超声分散混合的方法,以纳米铝粉和纳米氧化钼为原料,制备了纳米含能材料Al-MoO_3。通过扫描电镜(SEM)和差热分析(DSC)对纳米含能材料Al-MoO_3进行了表征分析,同时进行了火焰感度、激光点火性能和电点火性能测试。结果表明:纳米含能材料Al-MoO_3是亚稳态分子间复合物的一种,它具有较好的火焰感度、激光点火感度和电点火感度,其50%感度分别为37.3cm、1.657mJ和462mA。