基于飞片冲击起爆原理的微起爆序列技术研究进展

弹药信息化、智能化、小型化发展,对火工品提出了换能信息化、结构微型化、序列集成化的要求,微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,MEMS）火工品技术孕育而生。近年来,随着微小型无人平台技术的发展,形成了新型微毁伤形式,对微起爆序列这一系统级MEMS火工品的应用提出了迫切的需求。本文侧重于微起爆序列的应用及要求,在微换能元设计及能量控制、微起爆能量控制及器件化、微传爆能量传递与隔爆控制、微起爆序列设计与集成及序列可靠性评估5个方面,对基于飞片冲击起爆原理的微起爆序列研究进展进行了总结。在此基础上,讨论了微起爆序列进一步发展的建议：深化微起爆传爆机理的基础研究;推进数字化工程,提升正向设计能力;加强大批量生产能力;加强微起爆序列样机的应用验证,提升技术成熟度。通过对微起爆序列技术现状的分析和未来发展的建议,以期为同行继续深入系统地开展微起爆序列技术研究、推动其应用进程提供有益参考。     

传爆序列飞片起爆理论研究及应用

在考虑受主炸药盖片对撞击入射冲击波衰减作用的基础上，得到了改进的飞片起爆计算模型，经与实验结果对比表明这一改进模型更符合实际系统。     

微起爆系统用MEMS安全保险装置研究现状与展望

火工品是武器系统的首发元件,火工品的安全性和可靠性直接影响着武器系统的安全性和可靠性。为了满足弹药微型化、集成化的发展要求,需要将引信与火工品进一步融合,形成具有高安全性、高可靠性、多功能一体化集成特点的微起爆系统,微机电系统(Micro?Electro?Mechanical System,MEMS)安全与解除保险装置是其中的关键技术之一。总结了近年来微小型引信与微起爆系统中MEMS安全与解除保险装置的发展概况,从装置材料、装置尺寸、驱动原理、驱动条件、输出效能、应用平台等多个方面进行对比分析,并结合火工品起爆系统结构、尺寸情况,提出“内置MEMS安保装置的微起爆系统”的作用原理。这种具有内置安全保险装置的MEMS火工品符合下一代火工品的发展要求,也是火工品未来的主要发展方向之一。     

微小型起爆序列初步设计与性能研究

为适应引信微小型化发展的需求,采用基于微机电系统工艺技术,开展微小型起爆序列的设计及性能测试研究。起爆序列初步集成了引信安全与解除保险及发火功能,体积为3 cm³; 该结构包括底层、中间层和顶层,其中底层包括隔断单元和传爆药装药,中间层由微雷管和硅基烟火微驱动器构成,顶层为信息控制电路。测试结果表明,微小型起爆序列实现了解除保险、安全隔爆与可靠传爆的功能,平均输出爆轰压力为10.85 GPa.     

微起爆序列界面间隙对其传爆性能影响的仿真研究

为研究微起爆序列中结构间隙对传爆性能的影响,基于有限元分析方法,建立了微起爆序列仿真模型,并运用JWL和Lee-Tarver方程进行计算,得到了起爆二级药柱的3种尺寸微药柱的临界间隙值。将仿真结果进行试验验证,结果表明仿真结果能够准确地反映实际情况。     

微小型传爆序列装药研究

通过一种采用MEMS技术的微小型引信的传爆序列结构,研究了不同许用传爆药剂在微小型传爆序列中的起爆感度、最佳装药密度。研究结果表明：JO-9C（超细化）的起爆感度较高,传爆序列最佳装药密度为起爆端1.75g/cm^3、输出端1.80g/cm^3,试验结果对小型化传爆序列的设计具有一定的参考意义。     

MEMS平面微起爆器的原位构筑及性能

设计了一种微机电系统（MEMS）平面微起爆器并对其性能进行了研究。该微起爆器由MEMS微结构换能元和直写起爆装药两部分组成。金属微结构换能元和装药构筑在同一平面上。首先在氮化硅硅片上构造Ni/Cr微结构换能元,然后在微结构换能元的一侧刻蚀微装药腔体,微结构换能元的桥区部分构造在微装药腔体的内部。采用微控直写法,在微装药腔体内部写入一种具有多孔性质的纳米铜墨水前驱体,经过气固原位叠氮化反应后,形成叠氮化铜（Cu（N₃）₂）MEMS起爆器件。该微起爆器平均电阻为4 Ω,作用时间为8.44 μs,50%发火电压为14.29 V,发火能量为0.33 mJ,装药量平均值5.18mg,质量相对标准偏差2.6%。该微起爆器能够起爆六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）炸药。     

引信传爆序列优化设计的有效途径

分析了中,大口径榴弹引信传爆序列的结构特征和传爆机理,着重介绍新一代组合火工品改造传统式传爆序列设计中带来的影响,分析了组合式传爆序列的发展前任。     

国外传爆序列技术研究与发展分析

详细综述了国外传爆序列技术的研究发展过程,总结出传爆序列的5个重要发展阶段依次为现代弹药错位式传爆序玩基本结构的确立,传爆序列设计知识框架的建立,爆轰传递的安全可靠性保证技术和评价技术、钝感起爆系统及直列式传爆序列,钝感弹药用高能钝感传爆序列。     

改善强度的MEMS隔爆机构悬臂梁和卡头

针对试验中引信MEMS滑块隔爆机构悬臂梁和卡头出现较大变形导致隔爆滑块运动不到位的情况,提出一种改善强度的滑块隔爆机构。该机构改善了悬臂梁尾端形状,将悬臂梁结构由原来的"直钩"型改成"弯钩"型,加大了卡头双翼的厚度以及张开角度。仿真结果表明:改善后的悬臂梁尾部不会被基板凸台卡住,卡头能顺利进入基板卡座,隔爆滑块在离心过载的作用下运动到位并锁定。     

一种平板式微小型爆炸序列的传爆性能研究

设计了一种平板式微小型爆炸序列,将HMX基导爆药JO-9C(Ⅲ型)在薄板空腔内压装成长条形代替柱形导爆药,在其两端分别使用轴向与条形导爆药表面垂直的微小型电雷管和传爆管作为输入和输出,形成包含两个直角的传爆路径。对比研究了不同温度(高温、低温、常温)条件下的爆炸序列在条形导爆药高度为0.8 mm和1.8 mm时的传爆性能。结果表明:微小型电雷管、传爆管与药高为0.8 mm的条形导爆药组成双直角传爆路径的爆炸序列能够逐级传爆;爆炸序列温度越高,作用后对约束件破坏性越大。     

随机起爆子母弹引信数据无线装定系统设计

为了实现随机起爆子母弹引信超近距一点对多点的数据装定,根据电磁感应原理,建立了子母通信模型,设计了母弹发射单元、子弹引信接收与控制单元;通过对无线数据装定系统仿真和无线感应供电与无线数据传输过程实验,表明利用电磁感应设计的随机起爆子母弹引信数据装定系统能够完成预定的功能。     

变组分法的感度试验条件及界面传爆概率计算研究

研究了变组分法所用小隔板感度试验的施主参数，并依据感度数据计算了榴－５引信序列雷管一导引药界面的传爆概率。     

激光引信目标模拟器的设计及性能分析

激光引信是制导武器普遍使用的近炸引信,然而在激光引信设计过程中模拟真实激光回波存在一定的困难。目标模拟器是激光引信仿真系统中的一个重要组成部分,它主要是用来模拟随目标反射特性及弹目相对位置而变化的激光脉冲,为激光引信提供一个与实际工作环境相接近的回波信号,便于考核引信在不同情况下的启动性能。本文首先分析激光引信目标回波信号功率模拟方法,并给出了激光引信目标模拟器的组成、软件设计及硬件实现,最后对引信目标模拟器的性能进行了分析。     

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%。     

随进引信前级爆轰场环境解除保险方法

针对串联式攻坚战斗部随进引信的解除保险环境少的问题,提出利用前级爆轰场解除随进引信保险的方法。该方法利用串联攻坚式战斗部前级引爆所产生的爆轰场环境,爆轰场形成的冲击波使运动中的随进引信产生减加速度,从而使随进引信内的剪切销产生惯性力剪断铜丝解除保险。试验从理论和仿真两方面探求结果,表明:爆轰场可以作为串联式攻坚战斗部随进引信解除保险的环境。     

平面同步传爆网络多点输出时间特性分析

总结了某平面同步传爆网络27点爆轰输出的时间数据,24发传爆网络的试验数据中,每发27个点爆轰输出时间的最大值与最小值之差均小于0.6μs,爆轰输出时间最小值均出现在距网络中心最近的第1圆周上的点,而最大值均出现在最外围的点中。此外,分析了该爆炸网络不同位置点的爆轰输出时间差规律,深入研究传爆网络多点输出同步性的影响因素,并提出了出现上述规律的可能原因及提高传爆网络多点输出同步性的设计原则。