模拟测试技术在子弹药上的应用研究

介绍和总结了子弹药模拟测试技术、方法,包括加榴炮、迫击炮、火箭炮子母弹子弹和导弹子弹的强度、子弹引信发火性、子弹引信保险及解除保险距离、子弹威力模拟测试技术,提出了制定子弹药模拟测试技术规范和标准的建议。     

小口径弹药引信用滑块作动器

针对小口径弹药引信传统保险机构依靠发射环境解保带来的适用性受限问题,提出了不依靠弹药发射的环境力实现解锁的滑块作动器。该滑块作动器主要利用过盈配合结构保证弹药勤务处理阶段引信的安全状态和弹药发射后引信的可靠解除保险状态,同时可以根据需要增加后座保险锁。数值仿真和样机实验表明,滑块作动器原理可行,能够实现安全与解除保险的功能,为小口径弹药引信的安全保险机构设计提供参考。     

引信MEMS延期解除保险机构

针对传统引信延期解除保险机构结构尺寸大、保险距离短和延时时间散布大等问题,设计了根据弹道实时信息实现延期解除保险的MEMS指令锁延期保险机构。该机构由电推销器,金属簧片式柔性锁臂和活动腔组成,通过弹道实时信息控制电推销器发火,将柔性锁臂推入活动腔,实现延期解除保险的功能。分析了中大口径榴弹引信结构特征和发射内外弹道环境,模拟了电推销器的推力作用过程,利用ABAQUS有限元仿真软件对所设计结构进行仿真分析,对基于UV-LIGA工艺制作的原理样机进行了离心环境试验和电推销器配合试验。仿真和试验结果表明,该机构用于引信MEMS安全保险系统,可保证引信安全状态和可靠解除安全保险状态,且能够根据电路控制电推销器发火实现延期解除保险功能,可保证炮口安全距离和实现在弹道轨迹的不同点解除保险的功能。     

降低集束子弹药未爆弹率的技术路线

为了探索降低集束子弹药未爆弹率的方法,分析了可采用的技术改进方式,提出了依据自毁作用逻辑时序区分引信,对集束子弹药引信结构简化后建立了四种典型的可靠性模型,应用蒙特卡洛法对四种模型进行了打靶仿真,并与试验数据进行了对比。结果说明基本型很难达到未爆弹率不超过1%的要求,共用保险型能在一定程度上提高子弹药的综合发火率,但提高程度有限,独立保险型、抛撒启动型大幅提高子弹药的发火率,较容易达到未爆弹率不超过1%的要求。     

火箭弹引信炮口撞击安全前冲保险机构

为了解决火箭弹引信在主动段内碰障碍物发火的"撞击安全性"问题,在不影响火箭弹引信总体结构设计的条件下,设计了一种炮口撞击安全前冲保险机构.火箭弹引信在主动段内碰障碍物时,该机构中的保险销迅速前冲,进入转子上的空缺,阻止转子在前冲力矩作用下转正而使引信解除保险.仿真计算和靶场试验验证了本设计的正确性和作用可靠性.     

微旋弹引信爬行保险机构设计与分析

基于微旋弹引信双环境力冗余保险的要求,设计了应用爬行力作为第二环境力解除保险的爬行保险机构。通过将爬行机构、延期解除保险机构和滑块隔爆机构三者巧妙的结合,使引信具备了时间窗保险特性和故障保险特性;并对机构进行了安全性和可靠性分析;经试验验证,该设计符合要求。     

一种新型深水炸弹引信解除保险机构设计

为了适应深水炸弹引信在深水中能够安全可靠的接触保险,设计了一种新型的多重引信保险机构,该机构具有投弹保险、限位保险和辅助保险的多重功能,发射保险利用投弹重力环境剪断剪切销解除投弹保险;限位保险利用水压力来实现水压机构的错位移动解除保险;辅助保险确保了引信在未正常工作的情况下的安全处理.通过试验验证了多重保险的可靠性,结果表明:该机构对于深弹引信的安全性和可靠性是可行的.     

不断发展的先进的撒布器引信

一些新的引信起爆技术正被用于现有的和下一代弹药撒布器系统,它们是: 电子逻辑解除保险计时器——用电子定时器取代机械计时器可大大提高解除保险时间精度,这样就降低了对子弹药投放精度的要求,从而提高了引信的可靠性和安全性并降低了成本。引信/制导综合装置——它使各种弹上子系统能够将导航、最优作用方式和保险与解除保险信息传递给撒布器。撒布器为增加战术灵活性利用一先进的远距离投放系统以保证最佳的目标效应。电子保险/解除保险装置(ESA’s)——随着元件性能、可靠性、有效性和成本方面的改进,使采用拍击雷管的电子保险/解除保险装置成为可能。在现有撒布器系统的发展过程中正在采用这些新技术,通过进行这些小的技术改进而不是大规模地采用现代化的技术跳跃,可使这些改进在生产中很快地得以实现。此外,就引信的作用来说,变化越小则系统在安全性或性能方面所冒的风险越小。本文将详述这些新技术是如何运用现有的和下一代弹药撒布器系统,以示他们对引信的作用的影响。主要的论述将是战术弹药撒布器(TMD)引信的发展。     

引信安全性试验的数值仿真

现代引信设计对安全性要求不断提高,使引信安全性试验的样本量不断增加,同时随着新型高价值弹药比例的提高,引信安全性试验成本日趋昂贵。如何科学、可靠、可信地解决引信安全性试验可靠性和试验成本之间的矛盾成为一项关键性难题。提出利用数值仿真方法对引信安全性进行模拟试验,作为实弹射击试验的有效补充,可相对增大试验样本量,降低试验成本,提高试验结论置信水平,与实弹射击相结合可较好地考核引信安全性能指标。     

引信经典后坐保险机构对过载时间的响应特性

为了优化设计引信后坐保险机构的保险和解除保险性能,应用刚体动力学理论和仿真软件ADAMS、LS-DYNA分析了引信经典弹性后坐保险机构和刚性后坐保险机构对不同后坐过载作用时间的响应特性,得到了不同后坐过载时间下两类后坐保险机构解除保险时间响应;两类后坐保险机构不同的解除保险时间表明两类保险机构对相同后坐环境响应特性不同;过载作用时间影响保险机构解除保险正确性;在后坐过载系数较大时,弹性保险机构和刚性保险机构均可能解除保险;在后坐过载系数较小时,无论过载作用时间如何变化,刚性保险机构均不能解除保险,而在过载作用时间较长时弹性保险机构会出现解除保险情况;因此,针对不同后坐过载作用时间应注意正确选择引信保险机构的类型。     

低环境力引信机电保险机构

针对低环境力下引信保险机构在发射飞行过程中受到的环境力较小,机械式保险机构尺寸较大、检测精度低,弹丸旋转产生的离心力不足以使机械保险机构解除第二道保险,设计了一种低环境力下引信机电式保险机构。该机构采用加速度传感器作为检测元件,采用单片机作为控制元件,加速度传感器同时检测轴向加速度和离心加速度,两个加速度共同作为解除保险的条件。试验结果表明该引信保险机构可以在低环境力下可靠工作,具有体积小、安全性高等优点。     

影响引信在高原地区发火可靠性的原因分析及改进设想

某引信是具有涡轮保险机构和双自由度后座保险机构的双环境力保险及解除保险功能的机械触发引信，同时具有膛内保险和炮口远距离保险功能，它不仅具有高安全性特点，而且还具有很高的作用可靠性，在海拔3500m以下对一般目标射击的作用可靠性都大于0.99，是迄今为止性能最好的机械触发引信。     

引信后坐保险机构斜置设计方案

针对引信后坐保险机构安全和可靠解除保险之间的矛盾,提出了引信后坐保险机构斜置设计方案。该方案是将传统的轴线与引信轴线平行或重合的后坐保险机构相对于引信轴线斜置一定角度设置。应用刚体动力学理论分析了引信后坐保险机构斜置设计动态特性,并给出了算例。仿真验证结果表明:后坐保险机构斜置设计有助于提高勤务处理弹丸和引信意外跌落时引信安全性,即有助于提高引信防止意外解除保险的性能,而正常解除保险性能不会受到影响。     

引信钟表保险机构抗振动弧形槽结构驱动板

针对钟表保险机构类引信振动试验后不能解除保险的问题,提出了引信钟表保险机构采用具有弧形槽结构的驱动板。该结构能够改善惯性块的受力,消除驱动板部件造成的压力,使惯性块仅受支撑弹簧的抗力,能够较稳定地抵靠在盖板上,消除应力集中,减小了振动过程中的磨损,保证引信惯性保险能够可靠解除,同时引信的安全性也得到一定的提高。理论分析和试验验证表明,采用这种结构的钟表保险机构在振动试验前后均能正常解除保险,因此弧形槽结构驱动板能够有效提高钟表保险机构抗振动性能。     

引信惯性延期MEMS擒纵机构

针对传统自推式弹药引信惯性延期安全与解除保险机构尺寸大、集成化程度低的问题,提出了引信擒纵机构惯性延期MEMS安全与解除保险机构。该机构基于微机电系统技术,利用擒纵机构实现惯性延期解除保险动作,采用一组弹簧质量系统实现加速度的识别,满足自持复位、抗干扰、范围解除保险及抗过载等基本功能要求。仿真验证结果表明,在10 g加速度下该机构的理论延期时长为122.8 ms,仿真延期时长为169.6 ms,延期解除保险范围为7.7～13.9 g。验证了卡摆转动惯量及驱动力与擒纵机构延期时长的关系与理论相符,摩擦力及轴间隙的影响均可导致擒纵机构失效,对加速度识别功能的四个运动阶段的加速度作用范围均具有较好的分辨率。该机构能够切实解决自推式弹药引信用火工品在微型化过程中遇到的问题。     

引信球转子动力学分析

球转子机构是旋转弹药引信典型的保险与解除保险机构之一，除主要用于满足引信隔爆安全性要求外，同时也可兼作延期解除保险。应用欧拉刚体动力学理论，分析了球心、质心及弹丸旋转轴均不重合时的球转子动力学问题，给出了描述球转子在其腔室内转正运动的微分方程组，为引信球转子的工程设计提供了理论支持。     

磁流变液保险机构延期解除保险时间模型

磁流变液保险机构延期解除保险时间还没有成熟的计算方法,因此通过建立合理的流体动力学模型,提出了磁流变液保险机构延期解除保险时间数学模型。该数学模型反映了弹丸转速、泄流孔孔径和磁流变液粘度,与延期解除保险时间的关系。仿真和试验结果表明:机构流体动力学模型和延期解除保险时间数学模型误差不大于15%,机构可以满足引信炮口安全距离要求,具有一定的推广应用价值。     

引信之四·近炸引信篇

概述 近炸引信(proximity fuse)是按目标特性或环境特性感觉目标的存在、距离和方向而作用的引信。曾称为非触发引信(non-contactfuse)。近炸引信可以配用于杀伤弹、破甲弹、杀伤/破甲两用弹、爆破弹、攻坚弹和破障弹等主用弹,也可以配用于燃烧弹、发烟弹等特种弹。配用于杀伤弹、破甲弹、杀伤/破甲两用弹时,综合效能的提高非常明显。近炸引信是最能体现弹药先进性的一种引信,是一种最有可能实现弹药解除保险和发火控制智能化的引信。     

集束子弹药引信自失效、自失能技术路线及典型设计可靠度分析

分析了集束子弹药引信自失效、自失能可采取的技术路线;重点介绍了2 种典型的集束子弹药引信自失效路线;建立了一类集束子弹药引信可靠度模型;应用实验结果求解了引信各模块的可靠度,并应用Monte Carlo 法进行了综合发火率和自失效率仿真。实验和仿真结果说明:引信自毁/ 自失效模块的可靠度指标应高于发火装置的可靠度指标;多管火箭炮系统(MLRS)发射子弹药引信综合发火率较难达到99%;自失效率应单独考核。     

引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构保险和解除保险特性

针对磁后坐发电机保险片后坐保险机构在跌落冲击下的安全性和在发射冲击下的解除保险可靠性问题,利用商业软件LS-DYNA仿真分析了保险片材料、磁芯与磁芯托间隙不同情况下的响应,得到了保险片材料、磁芯与磁芯托间隙不同情况下遭受两种冲击时的变形时刻或剪断时刻,即引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构的保险特性和解除保险特性。在磁芯托直径较大(较小)情况下,磁后坐发电机保险片后坐保险机构在发射环境中解除保险时间较短(长),在跌落环境下凹陷程度较大(小)。在设计磁后坐发电机保险片后坐保险机构时,在保证跌落安全前提下,保险片材料屈服强度越小,磁芯托内径越大,发电机磁芯受过载落底时间越短,发电能量越多。可为引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构设计提供参考。