MEMS火工品换能元的研究进展

换能元作为微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS)火工品的核心部件,是MEMS火工品安全性和可靠性的重要影响因素,对整个武器系统的影响也是不可忽视的。文中从换能元的基底和电阻材料研究、结构设计等角度,综述了近年来MEMS火工品换能元的最新发展研究。介绍了MEMS火工品换能元的两大关键技术:MEMS火工品换能元的设计制备方法以及换能元性能参数的测试表征。指出:具有微型化、集成化、多功能化和高可靠性的MEMS火工品换能元是未来研究的热点。为M EM S火工品换能元的设计研究提供理论支撑,应加强微尺度下的热散失特性以及桥区电阻特性研究。认为复合含能薄膜桥换能元是MEMS火工品换能元的一个重要发展方向。     

Ni-Cr桥膜换能元的制备

为了制作出阻值一致性好,发火电压低的金属桥膜换能元,对Ni-Cr薄膜换能元制作过程中的薄膜溅射、刻蚀等工艺进行了探索,并对制作的换能元参数进行了测试.结果显示随着溅射功率的减小,薄膜的沉积速率减小,成膜致密性提高;在一定范围内,刻蚀液中高氯酸所占的比例越大,刻蚀用时越短.制作的Ni-Cr薄膜换能元电阻的一致性较好,在4...     

Ni-Cr薄膜换能元刻蚀工艺研究

为得到刻蚀效果好的Ni-Cr薄膜换能元,研究了刻蚀液的配比对刻蚀时间及金属桥膜换能元参数的影响。结果表明:在硫酸高铈的量一定的情况下,当V_(高氯酸):V_水为17:100时,刻蚀效果较为理想,制作的Ni-Cr薄膜换能元桥区尺寸与设计尺寸的偏差控制在了0.9%以内,并在10V、47μF条件下能够发火。     

电火工品发火可靠性数字化测试技术研究

为解决部队电火工品发火可靠性测试精度、自动化和数字化程度低的难题,对电火工品发火可靠性检测的数字化测试进行研究。将嵌入式微处理器技术、数调线性电源技术与数字电子测量技术相结合,设计、制造了测试系统的软、硬件。介绍了测试系统组成及工作原理,并根据电火工品的电阻值大小和在规定电参数下是否发火判定电火工品的可靠性。结果表明:该技术能解决部队电火工品发火可靠性测试精度、自动化和数字化程度低的难题。     

银膜换能元的喷墨打印及其性能表征

针对常用薄膜换能元的沉积和成型方法耗时长、成本高、材料利用率低等问题,采用喷墨打印制备了银膜换能元,并采用扫描电镜（SEM）和原子力学显微镜（AFM）对换能元形貌及厚度进行了表征,对银膜桥的发火性能进行了研究。结果表明,银膜换能元厚度为2.1μm,表面平整,在不同输入能量下存在电热、电爆两种情况。银膜桥更容易产生等离子体;蘸有斯蒂芬酸铅（LTNR）的银膜桥在47μF脉冲放电下50%发火电压为6.65 V,脚-脚间可以耐受25 kV静电放电（放电电容为500 pF,串联5 kΩ电阻）,可通过钝感电火工品1A1W5min测试。     

氮化钽换能元的制备工艺研究

开展了一种制备氮化钽换能元的工艺研究,利用射频电源溅射氮化钽薄膜,采用剥离工艺制备氮化钽换能元图形,获得满足完整性、一致性和重复性要求的氮化钽换能元。依据GJB/z377A-94感度试验用兰利法,测得氮化钽换能元发火能量为0.6m J。     

Al/CuO肖特基结换能元芯片的非线性电爆换能特性

依据肖特基势垒理论,设计并制备了Al/CuO肖特基结换能元芯片。用击穿电压仪研究了换能元芯片的电击穿性能,用电容放电的激发方式研究了芯片的电爆特性。结果表明,对前者,芯片存在发火阈值,具有整流特性,击穿电压与肖特基结的个数无关,击穿电压为8 V;对后者,芯片也存在发火阈值,发火阈值与肖特基结数呈正相关,芯片还具有发火延迟特性。延迟时间的长短与肖特基结数也呈正相关。同时芯片还具有多次激发而连续发火的特性。显示Al/CuO肖特基结换能元芯片是一种具有非线性电爆换能特性的新型电爆换能元。     

Cu箔晶体微观形貌对爆炸箔起爆器的性能影响试验研究

为研究Cu箔微观形貌及内部晶体组织结构对爆炸箔起爆器（Exploding Foil Initiator,EFI）性能的影响规律,采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术和Lift-Off刻蚀法,在150,450 W和800 W溅射功率条件下制备了3种不同晶体形貌的Cu箔,并开展相应爆炸箔（Exploding Foil,EF）电爆炸性能,飞片速度以及EFI发火性能的试验研究。试验结果表明：3种溅射功率对应样品的平均晶粒尺寸分别为19.6~36.7nm,41.5~62.9 nm和58.6~80.2 nm,表面平均粗糙度分别为6.7,16.9 nm和46.2 nm,附着力分别为42.436,55.569 mN和71.135 mN。溅射功率为800 W时制备的Cu箔晶粒尺寸最大且分布最均匀,晶粒沉积致密平整,晶界较少,表面粗糙度最大,附着力最强,Cu（1 1 1）晶面的衍射峰最高,相应EF的电阻值和电感值最小,电爆炸能量利用率和飞片速度最高,集成的EFI 50%发火感度比溅射功率为450 W和150 W获得的样品分别高19.1%和22.6%。     

微机电灵巧起爆器研究

介绍了微机电起爆器的构成原理,分析了国内外研究现状,总结了微机电起爆器研究涉及的关键技术。结果表明,微机电灵巧雷管通过微机电技术、微纳米含能材料、微结构爆轰学的技术集成,实现了火工品部件微型化、结构集成化、功能灵巧化,易于形成通用的标准化起爆模块。     

机械火工品设计与生产过程中的感度控制研究

基于机械火工品可靠性设计理论,建立了机械火工品设计和生产过程中的感度控制方法,系统提出了感度控制的实施步骤。以某一针刺雷管为例说明了感度控制范围的计算与实施,并对其可靠性进行了验证。本研究为高可靠性机械火工品的生产提供了技术参考。     

液体推进剂液滴电点火特性的实验研究

为了研究HAN基液体推进剂电点火特性,设计了液体推进剂液滴低压电加热点火模拟试验装置,利用高速录像系统,观测了HAN基液体推进剂LP1846单滴在不同电加热速率下的点火特性,结果表明,LP1846液滴在通电时主要经历四个特征过程,即:蒸发过程、周期性膨胀收缩过程、热分解过程和着火燃烧过程,且在膨胀收缩过程中伴有微爆现象发生。电压加载速率从80 V.s-1增大到140 V.s-1过程中,液滴着火延迟期从0.82 s变为0.62 s,呈线性缩短,且着火时火焰越明亮。     

高钝感半导体桥发火性能研究

为了提高半导体桥（SCB）火工品的安全性,在SCB极脚间并联负温度系数（NTC）热敏电阻,可使NTC-SCB半导体桥满足1.5 A不发火、最高2.0 A不发火的高钝感要求。研究了1.0 A和 1.5 A通电条件下NTC热敏电阻与SCB并联后的分流情况,通过电容放电、恒流激励下的发火实验和发火感度实验对比分析了SCB、NTC-SCB和1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后的NTC-SCB半导体桥发火性能。结果表明：在1.0 A、1.00 W、5 min和1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验条件下,NTC热敏电阻的分流比约为35%和62%,达到热平衡时的温度大约为112 ℃和170 ℃; 在33 μF、30 V电容放电条件下并联NTC热敏电阻及1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后,SCB的发火时间和临界发火能量均没有出现显著性变化;在7.0 A恒流激励下,由于输入能量速率较慢以及NTC热敏电阻分流的原因,发火时间和临界发火能量均有较明显提高;SCB的99.9%发火电流在并联NTC热敏电阻后从2.329 A增加到3.709 A,NTC-SCB的99.9%发火电流在1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后从3.709 A增加到4.285 A,仍然可用于提供大于5.571 A电流的火工装置。     

强冲击下PZT-5H压电陶瓷的动力响应及电输出特性研究

为了揭示冲击压力对PZT-5H压电陶瓷电输出特性的影响,利用自行建立的聚偏氟乙烯冲击压力测试系统和压电陶瓷电输出性能测试系统,以一级轻气炮作为加载手段,开展了柱状铝合金弹丸分别以195 m/s、487 m/s、532 m/s和613 m/s的速度垂直撞击复合靶板（钢片-压电陶瓷-有机玻璃）的实验。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行弹靶碰撞的有限元分析,分析了不同速度下PZT-5H的冲击压力时程。根据实验系统建立了弹靶接触时应力波传播的简化模型,并通过模型计算出复合结构中PZT-5H压电陶瓷承受的冲击压力峰值。运用实验得到的冲击压力时程、压电陶瓷输出电压时程和储能电容充电电压时程,分析了不同峰值压力脉冲作用下PZT-5H压电陶瓷电输出特性的变化规律。研究结果表明：冲击压力峰值的计算结果与仿真结果、实验测量结果趋势吻合;冲击压力峰值在200~700 MPa范围内时,PZT-5H压电陶瓷输出电压峰值随着冲击应力峰值的增加而增大,且近似呈线性关系;在高速撞击PZT-5H压电陶瓷过程中动能与电能的能量转化效率较低,当储能电容量与PZT-5H压电陶瓷电容量比值为5.9∶1时,压电陶瓷的能量转化率为1.1%.     

TC4钛合金电火花高效铣削加工效率研究

钛合金材料以其优异的机械性能在航空航天工业中得到了广泛的应用,目前钛合金切削性能差的问题一直没有得到妥善解决,制约了钛合金工业应用范围的推广。以TC4钛合金加工效率为研究对象,通过使用长脉宽大电流脉冲电源,采用电火花铣削加工的方法实现了钛合金的高效加工。利用设计的正交实验对电火花铣削加工钛合金过程中主要加工参数,分别为脉宽、脉间、峰值电流、电极转速、冲液压力和切削深度等对加工效果的影响进行了实验研究。通过加工参数优选、极差分析及显著性分析等方法对加工参数对加工效率的影响进行了分析,使用加工效率预测公式对加工所能达到的最大加工效率进行了预测。最终在正交实验分析的基础上,通过进一步进行实验,采用脉宽为2 000 μs、脉间为100 μs、峰值电流为635 A、电极转速为800 r/min、冲液压力为1.5 MPa和切削深度为3 mm时,使得电火花铣削加工钛合金的加工效率最高可以达到9 000 mm³/min, 并使用电子扫描电镜对钛合金被加工表面的受热影响层进行了检测分析,验证了使用电火花铣削对钛合金进行高效加工的可行性。与传统切削方法相比,电火花铣削加工的加工精度有限,表面质量较差,但是由于采用石墨材料作为电极,相同体积钛合金的去除其电极损耗的成本只有刀具加工的10%左右,因此非常适合应用于航天航空工业制造中大量存在的需要大体积材料去除的钛合金等难加工材料的粗加工。     

岸舰导弹作战体系网络结构优化研究

为提高岸舰导弹作战体系的反应速度,分析岸舰导弹作战体系的结构组成和主要功能,基于复杂网络理 论建立平台中心战模式下的某岸舰导弹作战体系网络结构。利用复杂网络性能指标构建网络效能评估指标体系,给 出效能评估方法。通过火力打击层、指挥控制层和预警探测层分层网络协同,对作战体系的网络结构进行优化。结 果表明,优化后的作战体系网络效能有明显提升。     

鱼雷对水面舰艇毁伤效能评估方法

在武器毁伤效能评估层次研究框架分析的基础上,对于爆破型鱼雷对典型水面舰艇目标的交汇条件计算、物理毁伤评估、功能毁伤评估及鱼雷对水面舰艇毁伤的综合评估方法进行了研究,可为其他型号武器装备对系统目标的毁伤效能评估研究提供参考.     

高效离心风机的设计研究

该文在总结国内外高效离心风机的设计经验基础上,掌握和利用已有的经验,遵循一系列离心风机优化准则,成功的完成了高效机车用牵引电机通风机的设计.性能样机经台架试验,比原风机的性能有较大幅度的提高,效率达到86%,在国内同样风机中效率是较高的.