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。     

形状记忆合金在引信上应用的研究

引信小型化是引信的发展方向，但由于引信的体积很小，不可能采用通常的方法进行引信的设计和制造。因此引信技术与微机电系统（MEMS）技术的结合势在必行，根据形状记忆合金可记忆的特点，提出了一套将其应用到引信上的研究方法与技术路线。对实现引信安全系统的控制及弹道修正，改善引信的性能大有好处。     

MEMS技术的弹载应用

微机电系统技术具有体积小、质量轻、功能丰富以及批量生产成本低等特点,在民用和军用领域都具有广泛的应用,导弹领域是其一个重要的应用方向。参考国外军事领域MEMS技术发展的相关计划和研究,结合导弹武器的系统组成,从子系统功能方面对MEMS技术在导弹上的应用进行了分析和总结,包括目标探测、导航定位、飞行控制、遥测通信、安全与引信、健康监测等方面,并分类介绍了MEMS技术在导弹上的典型应用情况。     

基于MEMS加速度传感器的引信安全保险开关设计

在充分研究火箭弹发射过程引信环境参数特点的基础上,结合MEMS微传感器和嵌入式处理技术,设计了系统电路,并完成了系统的制作与调试。实践表明:本系统满足安全保险的原则,具有一定的实用价值。     

基于MEMS的微引信谐振器系统级设计

在微机电系统集成设计平台-MEMS Garden基础上,搭建MEMS微引信谐振器的系统级模型,并利用有限元仿真计算2种方法并对模型进行有效性验证,完成谐振器的结构设计,再由仿真得到结构性能参数。研究结果表明,采用系统级方法进行MEMS器件的设计能够在确保求解精度的前提下,显著提高设计效率,缩短设计周期,减小设计成本;所设计的MEMS微引信谐振器的各项性能指标完全能满足引信安全系统的应用要求。     

MEMS惯组陀螺零位在线快速标定系统设计与实现

针对传统MEMS惯组标定算法标定步骤复杂,标定时间长的问题,根据MEMS惯组的参数变化特点,设计并实现了MEMS惯组在线快速标定系统,实现对MEMS惯组参数影响最大的陀螺零位进行快速标定。分析了MEMS惯组误差模型,介绍了在线快速标定系统组成,对快速标定算法进行了解释和说明,并给出了详细标定步骤。该系统简化了标定操作流程,缩短了标定时间,减少了标定保障条件,已成功应用于某精确制导炸弹,并具有良好的工程应用前景。     

有限元法在MEMS安全系统仿真中的应用

有限元法是MEMS安全系统仿真的基本方法。以大型有限元仿真软件ANSYS／LS-DYNA为工具，应用动力学运动方程的直接积分方法（中心差分法）求解运动方程。对设计方案进行了说明。     

美国典型MEMS引信安全保险装置分析

通过分析归纳美国近年来出现的典型MEMS引信安全保险装置,了解了其结构特点和作用原理,为我国MEMS引信的发展提供了建议。     

基于MEMS技术的惯性测量器件及系统的发展现状和应用

简要描述了MEMS系统的特点,介绍了基于MEMS技术的惯性测量器件及系统在国外的发展现状及应用情况,从武器系统低成本、小型化、高可靠性的发展趋势说明了武器系统中使用MEMS技术的必要性,同时根据武器系统对惯性测量器件的要求,通过国外武器系统中的成功应用说明了MEMS技术在飞航导弹或无人机的控制系统中使用的可行性,最后针对国内MEMS技术的发展情况,对MEMS惯性测量器件及系统在武器系统中的应用提出了相关要求。     

硅基MEMS安全系统参数化仿真方法研究

针对传统MEMS安全系统不具备通用化应用设计的问题,基于一体化设计思想,提出一种硅基MEMS安全系统.编写Matlab程序对阈值判定机构可靠解保的临界g值进行研究,并对边界进行分析,得到阈值判定机构连接节点的参数化设计方法.结果表明:当离心加速度超过52320g时,阈值判定机构能可靠解除保险,且参数化连接节点临界断裂g值的理论结果和仿真结果吻合度较高,误差均小于10％.本文的参数化研究方法可为MEMS引信的快速及通用化设计提供思路.     

微起爆序列设计及传爆与隔爆性能

为满足引信微小型化发展的需求,基于微机电系统（MEMS）工艺技术设计了由微起爆器、飞片、MEMS安全保险机构等构成的微起爆序列。依照国家军用标准GJB 5309.17—2004(K)火工品试验方法：轴向输出测定铝块凹痕法,对微起爆器装药、安全保险机构传爆空腔等参数不同时内置MEMS安全保险机构起爆序列的传爆性能进行测试,获得微起爆序列理想的设计参数,即微起爆器装药密度为1.67 g/cm³、装药直径为2.0 mm、装药高度为1.5 mm,安全保险机构传爆空腔直径为1.0~2.0 mm、高度为0.65~1.50 mm. 在序列优化设计基础上对微起爆序列隔爆性能及解除保险功能进行测试,发现当滑块厚度≮0.3 mm时序列正常隔爆,发射过载21 000 g、转速6 000 r/min条件下序列正常解除保险。结果表明,利用安全保险机构传爆空腔作为加速膛,采用微起爆器驱动飞片冲击起爆下一级装药的爆轰能量放大方式,实现了序列传爆、隔爆、解除保险功能,有效减少了起爆序列初级装药量和轴向尺寸。     

基于MEMS的引信保险机构综合分析

介绍了基于MEMS的引信保险（S＆A）机构的应用背景和基于MEMS引信保险机构的设计构思，分析了两种典型的保险机构的原理和作用过程：还介绍了两种主要加工工艺及其存在的问题，最后对MEMS引信保险机构的技术发展作了展望。     

小口径榴弹引信微机电安全系统设计与仿真方法

微机电安全系统是实现引信小型化的关键技术之一。阐述了一种基于微机电技术的安全系统构造与作用原理,并选取安全系统的典型机构进行方案设计、仿真和分析,对微机电安全系统的设计流程和设计方法进行初步探索。仿真结果表明,阻尼延迟后坐保险机构可以区分勤务处理和发射时的环境,提高引信的安全性。     

基于有限元法的MEMS后坐保险机构运动特性研究

阐述了一种基于MXMS设计的后坐保险机构的构造与作用原理，建立了动力学模型，并利用有限元软件amys的Is-dyna模块对该保险机构进行了动力学仿真，对仿真结果进行了分析。结果表明，该后坐保险机构可以满足某小口径榴弹引信的使用要求。     

电磁驱动的引信MEMS解除保险机构

针对现有引信MEMS安全系统仍依赖后坐和旋转环境解除保险,通用性受限制,提出一种微小型MEMS安全与起爆控制机构,它采用电磁驱动和弹簧回复力控制错位式MEMS保险与解除保险机构的动作,可综合利用通过传感器探测的弹道信息,并借助弹载计算机控制该机构实现引信的解除保险过程.该机构与常规装置相比可以大大减小引信安全与解除保险装置体积,同时该机构具有一定的通用性.     

引信微机电安全系统的可靠性分析与改进

在引信微机电（MEMS）安全系统结构设计与仿真分析的基础上,对其开展了量化的工作可靠性水平评估,并进行设计方案的改进和试验验证。针对小口径弹药引信的工作环境特点,给出MEMS安全系统的设计方案和关键结构的设计要求,并利用有限元仿真分析初步确定设计方案的可行性。同时,为在结构仿真分析的基础上开展定量的可靠性分析,提出基于有限元法的结构可靠性仿真方法及其实现流程,并以ANSYS软件为例提出CAE程序的集成方法和实现步骤,解决可靠性分析程序对有限元软件工具的自动调用问题。综合考虑载荷、结构尺寸和材料参数等因素的随机性,分析关键结构的可靠性水平和主要的影响因素,并据此给出了增加电推冲器装药量、控制关键尺寸的变异系数和取消闭锁机构等改进建议。加工MEMS安全系统的实物样机,并通过试验验证了该设计方案的可行性。     

引信电子安全与解除保险装置

引信电子安全与解除保险装置ESAD（Electronic Safety and Arming Device）是引信电子安全系统的核心。简叙了ESAD的研究现状,提出了ESAD的设计依据及基本要求。介绍了ESAD的组成和工作原理,主要介绍了安全与解除保险逻辑模块的设计。对引信电子安全与解除保险装置的进一步研究和应用有一定的指导意义。     

引信电子安全系统中CAN数据总线传输信息方法

试验结果表明,在引信电子安全系统中,通过CAN数据总线不仅能够可靠的进行数据传送,并且该方法能够有效克服点对点通信系统的弊端,不仅具有更高的信息传输速率、传输容量及适应性,并且提高了资源利用率,增加系统自检功能,减小系统体积,还能改善系统抗干扰性能。     

引信单双自由度后坐保险机构性能分析

基于加强单双自由度后坐保险机构对比研究的目的,以双自由度后坐保险机构为立足点,求出了等效单自由度后坐保险机构,并就勤务处理的安全性与发射时的可靠性对两机构进行了动态仿真分析。可为单双自由度后坐保险机构设计提供理论借鉴。