2山西壶化集团爆破有限公司 山西长治 047300
摘要：机械火工品可靠性设计主要是根据火工品的感度参数的选择与设计。传统的机械火工品设计与生产控制方法是“画+打”的经验或半经验方法，即通过大量消耗产品的成败型试验来取得产品性能优化设计的参数，这不仅耗费人力物力，而且往往导致产品经不起实际使用的检验。因此，做好相应的分析工作是必要的。
关键词：机械火工品；感度控制；可靠性设计
近几年，随着机械火工品的安全技术进步，提出了机械火工品可靠性设计技术，在产品研制设计过程中得到了初步应用，但在实际生产过程的控制方面仍没有得到推广，更没有在生产工艺中得到任何体现。因此，本文基于机械火工品可靠性设计理论，建立了机械火工品生产过程中的感度控制方法，系统提出了感度控制的实施过程，可广泛用于提高机械火工品安全可靠性的生产指导。
1 火工品简介
火工品，又称民用爆炸物品，内部装有单质炸药或混合炸药，受外界刺激后容易产生燃烧或爆炸，以引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的元器件和装置的总称。一般的火工品包括火帽、底火、点火管、延期件、雷管、传爆管、导爆管、导爆索以及爆炸开关、爆炸螺栓、启动器、切割索等。火工品除了用于引燃火药，引爆炸药，还可作为小型驱动装置，用以快速打开活门、解除保险及火箭级间分离等[1]。它是起爆与点火的最敏感的始发能源，其功能首发性和作用敏感性决定了其在武器的系统中的地位和作用，作为武器系统中的最敏感部分，其安全性、可靠性直接影响武器系统的安全性和可靠性，在战略导弹、核武器及航空航天系统等军事工程中广泛应用。作为小型化的敏感爆炸能源，火工品既是武器和爆炸系统完成预定功能的“源”，同时往往又是这些系统可能发生意外爆炸、造成人身伤亡的“根”。
2 机械火工品感度分布及感度变差系数及设计原则
2.1机械火工品感度分布及感度变差系数
针刺火帽、针刺雷管、撞击火帽、撞击底火等 9种产品的大样本步进法试验证明机械类火工品输入参数的感度分布为对数正态分布由于机械火工品感度服从非对称型的对数正态分布，所以，原则上要求升降法试验刺激量应进行自然对数转换。但由于对数等步长条件下的刺激量间隔较小，难以操作，且试验结果误差也较大，因此，在实际生产和试验时，绝大多数情况下仍采用正态分布设计升降法试验[2]。火工品感度变差系数k定义为标准偏差σ为50%。
2.2 设计原则
2.2.1安全性
火工品是武器系统中的最敏感部分，其意外作用将可能引起整个武器弹药的作用而带来重大损失，设计时必须满足各类火工品的安全性要求。安全涉及使用、运输、储存和生产多方面，在这些情况下，火工品都不应该发生意外的点火、爆炸等事故。
2.2.2可靠性
火工品是武器系统中的激发系统，若其作用失效将造成整个武器弹药的失效，所以作用可靠性均要求较高。航天系统使用火工品时，往往通过冗余技术来提高系统的作用可靠性[3]。单个火工品的可靠性是通过产品的输入感度和输出威力来考核，但可靠性不仅只单个火工品元件的高可靠性，更为重要的是组成传报序列后火工品之间的匹配和界面能量传递的高可靠性。另外，可靠性设计要考虑人因工程，从设计上有效降低人员生产和装配过程中出现差错的概率。
2.2.3经济性
火工品的经济性要从设计制造的经济性和产生的军事效果来衡量。首先，由于大多数火工品的定货属于小批量定货，设计成本成为影响产品经济性的重要部分，所以设计时应贯彻多采用成熟技术与少数技术相结合的低成本原则。其次可采用来源广泛的国产原材料降低制造成本[4]。最后，其经济性要与产生的军事效果相结合。例如，导弹用雷管的价格远高于炮弹用雷管价格，这既是军事效果的体现，也是承担风险责任的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 感度设计控制范围计算与实施
3.1机械火工品感度设计控制范围计算
不论是研制设计阶段还是批生产前的施工试药过程，都需要确定和控制发火感度范围。主要步骤为：根据产品特点及发火能量，确定变差系数和裕度；利用裕度，确定全发火能量值和全不发火能量值；根据确定的全发火能量值和全不发火能量值。
3.2 机械火工品确定感度控制范围的实施
机械火工品感度值通常是通过步进法、升降法（小样本法）获得的。步进法又称大样本法，优点是得到的 50%感度值和标准偏差较为准确，缺点是试验样本量大，一般需要 2 000 余发试验才能确定 50%感度值。升降法又称小样本法，优点是试验样本量小，一般需要 3 组每组约 30 发（合计 100 发），缺点是得到的几组 50%感度值有一定差别，特别是标准偏差有时相差几倍，严重影响对全发火能量和全不发火能量值的推算结果[5]。所以，在确定了机械火工品感度控制范围后，采用何种方法至关重要。
根据经验，确定产品的初始状态。根据初始状态进行 2 组升降法试验，若 2 组升降法试验得到的 50%感度值均在感度控制范围，则该初始状态可以固化为设计状态；若2 组升降法试验得到的 50%感度值均不在感度控制范围，则该初始状态需要重新调整；若 2组升降法试验得到的 50%感度值只有 1 组在感度控制范围内，需要补试第 3 组升降法试验。若补试第 3组升降法试验得到的 50%感度值不在感度控制范围内，则该初始状态需重新调整；若在感度控制范围内，且 3 组 50%感度值的均值也在感度控制值左右，则该初始状态可以固化为设计状态；若 3 组 50%感度值的均值处于感度控制范围上限或下限，则该初始状态需重新调整。重新调整后仍按上述要求进行感度试验。
3.3 针刺火工品感度控制设计与实施举例
某系列子弹药要求使用高敏感的微型针刺雷管。其主要技术指标为：发火：8cm（落球 7g）；不发火：1.14cm（落球 7g）；可靠度：0.999（置信度0.90 时）。针刺火工品的发火感度主要受针刺药感度和针刺部位盖片厚度决定。计算该针刺火工品的感度设计控制范围具体为：（1）发火落高仅 8cm，其变异系数可按 0.25 计算，通过查找可以得到裕度为 1.00。（2）根据发火高度 8cm、不发火高度 1.14cm 及确定的裕度值 1.00，确定全发火能量值为 8cm、全不发火能量值为 1.14cm。（3）根据确定的全发火能量值 8cm 和全不发火能量值 1.14cm，以及可靠度 0.999 要求，通过查找可以得到[2.268 6H50，0.414 8H50]，反推发火感度 H50的控制范围为[3.52，2.75]，其均值为 3.13cm。
根据经验，初步选定该针刺雷管所用针刺药组分为四氮烯、羧甲基纤维素氮化铅、硫化锑，针刺部位盖片厚度为 0.04mm。首先，根据初始状态进行 2组升降法试验，得到的 50%感度值分别为 3.65cm 和2.94cm。因只有 1 组 50%感度值在感度控制范围内，需要补试第3组。第3组得到的50%感度值为3.48cm，在感度控制范围内，且3 组50%感度值的均值3.35cm处于中值附近，则该状态为最终状态。
4结束语：
基于机械火工品可靠性设计理论，建立机械火工品设计与生产过程中的感度控制方法与实施步骤，可广泛用于高可靠性机械火工品的设计与生产，提高生产的合理性和可靠性。
参考文献：
[1]李便花，赵军号，潘会平，等.某型延期火工品延期时间超差研究[J].新技术新工艺，2018（04）：74-76.
[2]罗婧，吴健，贺阳，李小强.火工品绝缘电阻装配过程中的影响因素研究[J].新技术新工艺，2018（03）：73-76.
[3]贾佳，曹海洋.浅谈火工品科研生产单位的项目管理思路[J].科技风，2017（24）：204.
[4]龙泫涠.火工品装配安全自动化系统分析[J].科技风，2017（18）：179.
[5]唐科，王帅，赵崇斌，等.火工品产品化研究与实践[J].航天工业管理，2017（08）：100-102.
论文作者:平鹏娟1,程响虹2,李冰芸1
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/6
标签：可靠性论文; 机械论文; 针刺论文; 状态论文; 雷管论文; 范围内论文; 产品论文; 《基层建设》2018年第17期论文;