摘要：对于火箭弹引信，在设计时选取可利用的环境比较困难，尤其是微旋或不旋转的火箭弹。本引信利用火箭发动机发射过程中的环境力，实现了双环境力保险，保证了勤务处理和发射过程中的安全，符合GJB373A的要求。
关键词：火箭弹；引信；保险机构
Study on a new fuze safety mechanism technology of the rocket projectile
Abstract：For the fuze of the rocket projectile，it is difficult to select an available enviroment in designing process，especially，for the micro-rotary or non-rotary rocket projectile. And this fuze makes use of the environment forces in the emitting process of the rocket engine，which implements the twin environment forces safety and guarantees the safety of the service disposing and emitting process，and it also meet the GJB373A requirement.
Keywords：rocket projectile，fuze，safety mechanism
1.前言
由于火箭武器具备后坐力小、射程受限制小、使用方便等优点，自二次世界大战以来一直受到世界上许多军事强国的重视。特别是在近十几年的局部战争中，中远程火箭武器更是发挥了极大的作战效能。随着设计、材料、制造、光电等高新技术的发展，使得火箭武器的功能得到很大的扩展，性能得到极大的提高。
对于微旋或不旋转的火箭弹，在进行引信设计时可利用的环境力有发射时的惯性、火箭发动机的燃气压力、高温气体等，在实际设计中，要将这些环境力合理的结合起来，既要解决发射时低过载条件下的可靠解除保险和平时的安全；又要满足一定的炮口安全保险距离[1]。
本文所介绍的是一种特种火箭弹引信，火箭弹发射后依靠安装在火箭弹尾部的尾翼装置来保持飞行稳定，到达一定的飞行时间后，引信保险全部解除，在一定高度引爆弹体内的烟幕剂，对己方舰船进行遮掩，使敌方导弹失去探测目标。
2.引信保险机构结构
此引信由燃气压力保险机构、后坐力保险机构、击发机构、引信电路和分离药盒等组成，主要是分离弹身和发动机。保险机构保证平时勤务处理和发射过程中的安全，并提供一定的炮口安全距离。
引信保险机构是利用火箭发动机的持续过载和燃气压力作为两道环境力。作为弹底引信，安装在发动机的中间底上，燃气压力保险机构与发动机的燃烧室相通。中间用隔热板把机构和发动机的燃烧室隔开，尽量避免发动机的高温直接作用在引信上，对引信里的火工件造成影响。引信的保险机构由后坐力保险机构和燃气压力保险机构组成；传火序列由击发机构、加速度积分器转子和分离药盒组成；点火由电子引信的点火电路完成。
如图1所示：燃气压力保险机构直接用螺纹连接固定在中间底上。击发机构、积分盒通过隔热板用螺钉固定在中间底上，分离药盒拧在积分盒上。
1. 发动机中间底 2. 隔热板 3. 燃气压力保险机构 4.后坐力保险机构
5. 保险杆 6.分离药盒 7. 加速度积分器 8.击发机构
图1 引信保险机构结构
3.引信的作用过程
火箭弹进入正常发射程序后，发出点火信号，点燃发动机中的发射药，使得燃烧室中的压力骤然增加。当压力增加到一定值时，燃气压力保险机构动作，活塞轴切断保险销上移，使其缺口对准保险杆5。保险杆原来的限制被解除，在弹簧推力的作用下运动到位，从积分器转子中拔出，第一道保险解除。
发动机中的发射药持续燃烧，使压力保持不变，火箭弹加速飞行。在持续加速度的作用下，加速度积分器的隔离转子开始转动，经钟表机构延时一定时间后转正。转正后，转子被自身的锁销锁定，使转子中的针刺火帽对正击发机构，第二道保险解除。此时，火箭弹飞行的距离已超过规定的炮口安全距离，保证了发射阵地和人员的安全。
火箭弹飞行到一定高度，在预先装定的时间到后，电子时间引信输出点火脉冲，点燃击发机构中的点火头，击发机构动作使得击针戳击积分器转子中的针刺火帽发火，经加强药点燃分离药盒中的黑火药，完成弹的分离。
当发动机处于半点火状态时，即点火药包已被点燃但发射药没有点燃，此时，点火药包产生的压力和加速度都不足以使燃气压力保险和后坐力保险动作，引信处于安全状态；当发动机突然熄火时，即发射药燃烧了一部分后停止燃烧，此时，燃气压力保险在高压气体的作用下，已经解除保险。但持续的加速度时间不够，没有达到后坐力保险解保所需的时间，发动机熄火后，后坐力保险的惯性块在弹簧推力作用下，又恢复到保险状态，保证弹的安全。
4.关键技术
a）安全性设计
GJB373A《引信安全性设计准则》规定：1.引信安全系统应至少包括两个独立保险件，其中每一个都应能防止引信意外解除保险。启动这至少两个保险件的激励应从不同的环境获得。2.引信应有一个保险件提供延期解除保险，以保证在规定的所有使用条件下均能达到安全距离要求。3.在预定发射而导致的解除保险程序完成之前，应至少用一个隔爆件（回转板、滑块、转子等）将这一爆炸元件与导爆或传爆药隔开。此隔爆件至少要用两个独立保险件机械地直接锁定在保险位置上[2]。
本引信采用了燃气压力和后坐力两种不同的环境力；它们都是作用在加速度积分器的隔离转子上，都能防止引信意外解除保险；隔离转子将击发机构和分离药盒错位隔离，并且被保险杆和后坐惯性块直接锁定；转子转动过程中经钟表机构延时，保证到达安全距离要求。只有当火箭弹按正常发射程序工作后，两道保险才能完全解除，保证了发射过程中的安全。
b）密封性问题
将火箭发动机的燃气压力作为解除保险的环境力，困难在于解决高温高压燃气的密封。将高温高压燃气引入引信压力保险机构，不仅要保证连接部的密封，而且要保证高温高压气体对压力保险机构没有损伤，不能影响机构的正常动作。
在结构设计中，把引信压力保险机构固定在发动机的连接体上，与燃烧室相通，中间有过滤孔。引信压力保险机构通过螺纹旋紧在连接体的中心孔中。为保证整个机构不被高压气体冲掉，引信压力保险机构设有台阶，从燃烧室方向旋在连接体上，此处装配后不再旋动。为保证密封，用较软的紫铜作为垫圈，再在螺纹上涂密封材料。装配时，必须一次装配到位，并使紫铜圈有一定的变形量。
在密封环节上最重要的是引信内腔对压力保险机构的密封，无论哪种结构形式都存在活动件的密封。在本引信中，采用紫铜碗型膜密封。膜片平时向外凸出，处于一种稳定的状态；火箭发动机工作时，产生的燃气进入膜片压力室，压迫膜片向另一个方向翻转，并顶着活塞轴向上移动。解除保险后，膜片向反方向凸出，处于稳定的状态。
这种结构形式的密封在某定型产品上得到了应用，能安全可靠的隔离高温高压燃气，无泄露并能保证压力保险机构可靠动作。
c）隔热问题
燃气压力保险机构由于要利用发动机的燃气压力，不可避免的与发动机有接触。在结构材料上，主要采用高碳钢、合金钢和高强度硬铝等来制造连接底和发动机燃烧室，由于金属的热传导率很高，发动机的高温会对引信动作的可靠性和灵敏度产生影响。因此，必须注重引信机构的隔热设计。
火箭发动机的工作时间很短，一般在0.3s～0.5s内，燃烧室的温度可达到2000℃～3000℃。为了将引信机构的温度控制在可接受的范围内，在发动机内壁涂绝热层并且在中间底和引信之间加了一块环氧板作为阻热零件，环氧板热传导率很低并且强度较高，可以短时间内隔绝高温并对引信的安装没有影响。
这种隔热的结构形式在‘十五’课题“xxx发动机及引信技术研究”中得到了应用，试验结果证明，加了环氧隔热板后，引信动作没有受到热传导的影响。
5.结束语
本引信将燃气压力和后坐惯性力作为环境力作用在引信的保险机构上，使其符合GJB373A的要求。为微旋或不旋转火箭弹引信设计提供了新的思路。经在相关课题和产品上验证，
参考文献：
[1]引信设计手册[M]. 国防工业出版社，1978年
[2]引信安全性设计准则[M].国军标GJB373A
论文作者:陈兴球
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/10
标签：引信论文; 压力论文; 保险机构论文; 火箭弹论文; 燃气论文; 发动机论文; 后坐力论文; 《防护工程》2019年9期论文;