某型作動類火工品作用失效研究

李便花，潘會平，孔峻峰，和海亮，苑　哲，張忠心

(1.山西北方晉東化工有限公司，山西 陽泉 045000；2.駐陽泉地區(qū)軍代室，山西 陽泉 045000)

?

某型作動類火工品作用失效研究

李便花1，潘會平1，孔峻峰2，和海亮1，苑哲1，張忠心1

(1.山西北方晉東化工有限公司，山西 陽泉 045000；2.駐陽泉地區(qū)軍代室，山西 陽泉 045000)

摘要：隨著國際形勢的不斷變化，常規(guī)彈藥的研制與生產(chǎn)方式被不斷創(chuàng)新，向靈巧化、智能化方向發(fā)展，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中不可缺少的武器裝備之一。新型彈藥的精確打擊及多點打擊提高了彈藥的利用率及殺傷力。作動類火工品是多個子彈實現(xiàn)目標區(qū)多點打擊的控制器，對其作用可靠性要求越來越嚴格。以案例為切入點，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、零部件加工尺寸、產(chǎn)品裝配工藝和試驗操作方法等方面進行了分析排查，確定了產(chǎn)品失效原因，通過試驗驗證，提出了有效預(yù)防措施，對同類火工品在研制階段科學(xué)制定試驗項目、試驗方法起到了借鑒作用。

關(guān)鍵詞：火工品；失效

火工品是一種特殊能源，具有能量質(zhì)量比高、作用時間短、起爆及輸出能量可控、體積小及長期貯存性好的特點[1]。它是在接收發(fā)火指令后，以較小能量激發(fā)其內(nèi)裝敏感藥劑產(chǎn)生燃燒或爆炸，以燃燒火焰、爆炸沖擊波和高壓燃氣實現(xiàn)點火、起爆和做功等預(yù)定功能的一次性使用的元器件、裝置和系統(tǒng)的總稱[2]?；鸸て纷鳛槲淦飨到y(tǒng)中的敏感元件遍布武器各個部位，廣泛應(yīng)用于各類武器系統(tǒng)，其安全性、可靠性直接影響武器系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1作動類火工品

作動類火工品是火工元件的一種，火工元件體積小，只能完成1種功能。它接受到外力或電信號后，開始啟動，當藥劑作用完成后，完成拔銷、切割和點燃下一級火工產(chǎn)品，完成其功能。

1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

該作動類火工品由沖擊機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)組成(見圖1)。沖擊機構(gòu)由栓、筒體、擊錘和彈簧組成；執(zhí)行機構(gòu)由發(fā)火件、管殼、延期藥柱、切刀和堵頭等組成。

圖1　某作動類火工品結(jié)構(gòu)示意圖

1.2作用原理

栓受到外力作用后可靠拉脫，擊錘在彈簧抗力作用下壓縮變形滑入筒體內(nèi)，撞擊發(fā)火件，發(fā)火件發(fā)火后引燃延期藥柱，延期藥柱燃燒達到延期時間后，火藥氣體推動切刀將傘繩切斷，完成其預(yù)定功能。

2故障現(xiàn)象及危害

2.1產(chǎn)品故障現(xiàn)象

在產(chǎn)品交驗過程中，2 m跌落完成后進行功能試驗時，1發(fā)產(chǎn)品出現(xiàn)拔栓力在指標規(guī)定的范圍內(nèi)(指標規(guī)定：拔栓力<(F1-15) N時栓不能被拔出，拔栓力在(F1-15)～(F1+10) N時，栓可靠拔出。)無法拔脫的現(xiàn)象，將拔栓力加大至指標2.5(F1+10) N時，栓仍然未被拉脫。

2.2故障危害

該作動類火工品配備于某武器系統(tǒng)的多個子彈中，根據(jù)該作動類火工品的不同延期時間，打開減速傘的順序存在先后，子彈在目標區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)均勻分布，做到多點打擊。如果該產(chǎn)品在武器系統(tǒng)作用過程中栓未被拔出，整個產(chǎn)品失效，子彈的減速傘無法打開，多發(fā)子彈無法實現(xiàn)間距式飛行，集中在一起，在目標區(qū)內(nèi)只能進行單點目標打擊，降低了武器系統(tǒng)的利用率和有效殺傷力。

3原因分析

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理分析及試驗過程分析，形成產(chǎn)品在拔栓力指標范圍內(nèi)無法正常使栓拉脫的原因有產(chǎn)品生產(chǎn)過程零部件控制出現(xiàn)超差和試驗過程不規(guī)范兩方面。

3.1生產(chǎn)過程因素排查

3.1.1栓、擊錘和筒體尺寸超差

3.1.2栓與擊錘硬度超差

栓和擊錘采用同樣的原材料(65Mn)。在產(chǎn)品設(shè)計時為防止栓和擊錘在過盈配合發(fā)生變形，2個零件在生產(chǎn)過程中進行淬火處理，硬度指標要求為B1～(B1+5) HRC。分別對故障樣品拆解的栓和擊錘進行硬度檢測，結(jié)果栓的硬度為(B1+3.5) HRC，擊錘的硬度為(B1+4) HRC，符合指標要求。栓和擊錘生產(chǎn)過程熱處理無異常。

3.1.3彈簧抗力超差

將故障產(chǎn)品用彈簧進行抗力檢測，當彈簧壓至L1時，抗力為(F2+12) N；壓至L2時，抗力為(F3+8) N，符合技術(shù)要求(指標要求為：彈簧壓至L1時，抗力為(F2+18) N；壓至L2時，抗力為(F3+18) N，彈簧技術(shù)狀態(tài)無異常。

3.1.4栓、擊錘、彈簧和筒體配裝時拔栓力超差

為確保產(chǎn)品裝配后拔栓力符合指標要求，在裝配工藝中特別規(guī)定一道工序，對栓、擊錘、彈簧和筒體裝配應(yīng)進行選配。在栓和擊錘表面做好標識，進行多次配裝，以確保栓和擊錘在90°、180°、270°和360°方向拔栓力全部符合指標要求時，該發(fā)產(chǎn)品才能正式裝配。檢查故障產(chǎn)品選配記錄，第1次拔栓力為(F1+1.6) N，第2次拔栓力為(F1-2.4) N，第3次拔栓力為(F1+0.9) N，第4次拔栓力(F1+2.3) N，符合工藝內(nèi)控指標(F1-10)～(F1+5) N的要求。栓、擊錘、彈簧和筒體選配工序操作無異常。

3.2試驗過程因素排查

3.2.1跌落試驗時操作不規(guī)范

對跌落試驗過程進行檢查及梳理，并與產(chǎn)品設(shè)計定型試驗方法進行對比。當產(chǎn)品研發(fā)試驗時，2 m跌落試驗臺使用磁性專用工裝將產(chǎn)品吸附水平放置，工裝斷電后產(chǎn)品水平自然落下，該次試驗未使用專用工裝，是操作人員用手工進行操作，操作方法不標準，致使產(chǎn)品落地后栓體受到撞擊。

3.2.2跌落試驗中栓體受到撞擊，零部件配合尺寸發(fā)生變化

圖2　栓、擊錘和筒體裝配示意圖

根據(jù)上述分析，該作動類火工品在2 m跌落試驗后出現(xiàn)拔栓力超差現(xiàn)象，是由于產(chǎn)品在試驗時操作方法不標準，產(chǎn)品未水平落地，而是栓首先接觸地面受力，推動擊錘柱使擊錘的柱面和筒體80°錐面相交的棱邊沿產(chǎn)品軸向向內(nèi)擠壓，筒體受壓發(fā)生變形，對擊錘形成緊密約束，加大了栓和擊錘的配合過盈量，改變了原有的配合狀態(tài)而形成的。

4試驗驗證

按照產(chǎn)品裝配工藝，裝配完成10發(fā)產(chǎn)品。2 m跌落試驗時用磁性專用工裝將產(chǎn)品吸附水平放置，工裝斷電后產(chǎn)品自由落地，進行拔栓力試驗，結(jié)果見表1。

表1　用磁性專用工裝進行產(chǎn)品2 m跌落后的拔栓力檢測結(jié)果

按照產(chǎn)品裝配工藝，裝配完成10發(fā)產(chǎn)品。2 m跌落試驗時用人工進行操作，跌落后進行拔栓力試驗，結(jié)果見表2。

表2　人工操作產(chǎn)品2 m跌落后的拔栓力檢測結(jié)果

5結(jié)語

產(chǎn)品從科研至批生產(chǎn)一定要有延續(xù)性，在產(chǎn)品交接時一定要對產(chǎn)品技術(shù)、試驗方法和關(guān)重控制工序等交接清楚，使工藝技術(shù)人員知其然并知其所以然，以減少生產(chǎn)過程的技術(shù)風(fēng)險。

產(chǎn)品設(shè)計不能絕對的套用標準，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對GJB項目進行科學(xué)辨識，對產(chǎn)品規(guī)定合理驗收項目及方法。該故障出現(xiàn)后，生產(chǎn)過程中規(guī)定產(chǎn)品一旦從工作案掉到地上一律剔除，并在產(chǎn)品使用說明書中進行了明確，履行告知義務(wù)。

參考文獻

[1] 王凱民. 火工品工程[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2014.

[2] 王凱民. 軍用火工品設(shè)計技術(shù)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2006.

責任編輯鄭練

The Research of a Type of Actuator Initiator Function Failure

LI Bianhua1, PAN Huiping1, KONG Junfeng2, HE Hailiang1, YUAN Zhe1, ZHANG Zhongxin1

(1.Shanxi North Jindong Chemical Industry Co., Ltd., Yangquan 045000, China; 2.Military Representative Office in Yangquan Locality, Yangquan 045000, China)

Abstract：With the continuous change of the international situation, the development and production of conventional ammunition is in continuous innovation and upgrading to the smart and intelligent direction of development. The conventional ammunition is still one of the indispensable weapon in the modern war. Accurate and multi-point strike of new type of ammunition improves the utilization rate and lethality of ammunition. Pneumatic eed is the controller in more than one bullet to achieve target area, and the reliability requirement is more stringent. The case as the breakthrough point, the product structure design, dimension of the parts processing, product assembly and test method of operation for investigation are analyzed to determine the causes of product failure. Through the test, put forward the effective measures to prevent similar pyrotechnic products in development stage of scientific test project to develop and test method for reference.

Key words:eed, invalid

收稿日期：2015-10-09

作者簡介：李便花(1971-)，女，研究員級高級工程師，主要從事工藝技術(shù)與生產(chǎn)工藝技術(shù)管理等方面的研究。

中圖分類號：TQ 560

文獻標志碼:A