機電觸發(fā)引信高可靠性擦地炸接電開關(guān)研究

潘倫華

摘要： 傳統(tǒng)的擦地炸接電開關(guān)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在作戰(zhàn)時引信有延遲作用的現(xiàn)象。隨著現(xiàn)代化武器對于動作的靈敏性要求越來越高，需要開發(fā)和設(shè)計出機電觸發(fā)引信可靠性高的擦地炸接電開關(guān)。這種開關(guān)組成部分包括開關(guān)體、慣性球、開關(guān)簧、接電套等，雖然結(jié)構(gòu)看似簡單，但是可靠性非常高，被廣泛運用于單兵火箭等直射式武器的運用中。為了提高擦地炸接電開關(guān)接電動作的準(zhǔn)確性，可以從減小開關(guān)零件之間摩擦力的大小、開關(guān)體錐度的角度增大、接電套錐角和慣性球的質(zhì)量提高、開關(guān)簧抗力的減少等方面做些研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過這些因素的改善，可以增強擦地炸接電開關(guān)的靈敏性，擦地炸作用率將近99%。本文將對如何提高引信可靠性做些探討和研究，希望為行業(yè)提供一些參考。

關(guān)鍵詞： 機電引信;擦地炸;研究

引言

直瞄種類的武器在直射時射擊的角度會比較小，如果沒有擊中目標(biāo)，需要觸發(fā)擦地炸，以提高其打擊力度和增強其殺傷性。為了達到這樣的效果，要提高和優(yōu)化破甲彈的引信結(jié)構(gòu)設(shè)計，以提高其靈敏性，避免啞彈的產(chǎn)生。國際上其他國家也有通過慣性錘式萬向觸發(fā)機構(gòu)的觸發(fā)靈敏度和通過將滑動摩擦改為滾動摩擦，以達到降低摩擦力效果而提高對地觸發(fā)靈敏度的相關(guān)研究。通過這些改進，擦地炸作用率雖然有一定的改善，大約作用率能達到90%，但是仍存在著很大的改善空間，且這些設(shè)計結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，實際應(yīng)用操作不便，因此，需要機電觸發(fā)引信高可靠性擦地炸接點開關(guān)。

接電開關(guān)結(jié)構(gòu)與工作原理

該接電開關(guān)結(jié)構(gòu)如下圖1所示：

從圖中可以看出，由開關(guān)體、接電套、簧套、慣性球、開關(guān)簧這幾個部分組成。該結(jié)構(gòu)具有可靠性高、體積小的優(yōu)點。

該開關(guān)機構(gòu)的工作原理是：彈丸被裝配至該機構(gòu)中，到飛出階段，一直受到彈簧的壓緊作用，此時接電套和機構(gòu)外的接電筒是互相隔絕的，沒有直接接觸，因此系統(tǒng)處于斷路的狀態(tài)。當(dāng)彈丸沿著上圖飛行方向飛出該接電開關(guān)時，此時開關(guān)的彈簧抗力要大于接套組件和開關(guān)體之間的摩擦力，能夠提供足夠的動力將彈丸射出。彈丸離開作用機構(gòu)后沿著一定的軌道飛行，遇到目標(biāo)自然會引爆。若沒有擊中目標(biāo)，飛行一段距離后隨著動能的耗盡，最終會以擦地的方式落地。在擦地過程中，彈丸和地面間產(chǎn)生撞擊力使得開關(guān)中的慣性球在斜面上移動，這樣就使得接電套的彈簧克服接電套和開關(guān)體之間的摩擦力與接電筒接觸，從而觸發(fā)開關(guān)接通，引起引信點火。

動態(tài)特性分析

彈丸的彈道環(huán)境

根據(jù)相關(guān)研究表明，某火箭彈章動過載系數(shù)為2.7、爬行過載系數(shù)時0.6時，做鈍感度試驗時，其最大前沖過載系數(shù)是161.8。

彈丸在擦地時觸發(fā)接電觸發(fā)開關(guān)的動力分析

彈丸在擦地時除了受到地面的徑向作用力，還會受到軸向的摩擦力。在構(gòu)建受力模型時，我們考慮的是慣性球只受到垂直于彈軸的力和慣性球的平動，而忽視軸向的前沖過載力和慣性球的自轉(zhuǎn)。以慣性球來構(gòu)建動態(tài)模型，分析其受力情況。如下圖2，以慣性球的中心O1為原點，X1是彈丸的飛行方向。

慣性球開始起作用后，它受到來自開關(guān)體對慣性球的反作用力N1和接電套對慣性球的反作用力N2，這兩個力均垂直于慣性球和各自的受力面，以及開關(guān)體對慣性球的摩擦力F1和接電套對慣性球的摩擦力F2，這兩個力的方向和接觸面的方向一致。圖中的Q1是指慣性球的橫向慣性力。

彈丸在接電套內(nèi)啟動時的受力分析如下圖3：

圖中，彈丸、接電開關(guān)和接電套的組件處于軸平行關(guān)系。O2是接電套合簧套合件的中心，以該點原坐標(biāo)原點，X2方向是彈丸飛行的軸向方向。

接電套開始起作用時，N2指慣性球?qū)与娞椎淖饔昧?，N3指開關(guān)體對接電套的作用力，F(xiàn)3指開關(guān)體受力后移動，與接電套之間產(chǎn)生的摩擦力。Q2為接電套和簧套組件的軸向慣性力，P為開關(guān)簧對接電套的推力。

試驗驗證

通過對擦地炸機構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，從理論上認為該機構(gòu)參數(shù)合理、結(jié)構(gòu)簡單、且擦地炸作用率高。通過以下試驗進行驗證：

靜態(tài)試驗驗證

靜態(tài)時分析的對象是彈道的安全性。我們通過離心實驗來確認。具體的操作是：將該機構(gòu)通過治具固定裝配在離心機上，通過離心力的公式F=mrω2來計算，F(xiàn)指引信的零部件受到的離心力，m為引信零部件的質(zhì)量，r為該零件的重心距離離心機的中心距離，本機構(gòu)中，r的值為150mm，ω為離心的旋轉(zhuǎn)角速度。通過公式可知，當(dāng)慣性過載值為140g時，離心的速度為15.2/s，慣性量值增大達到210g時，離心轉(zhuǎn)速為18.6/s，意味著該離心機的旋轉(zhuǎn)角速度在15.2/s以下時，該引信機構(gòu)是不閉合的，指示燈也不亮，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角速度超過18.6/s時，該機構(gòu)會進行閉合，電路接通，指示燈會亮起。

動態(tài)試驗驗證

動態(tài)試驗是通過實際的彈丸發(fā)射，確認擦地炸的作用率。在炮口處200m的地方設(shè)置一塊3x3mm的復(fù)合板與彈丸的水平飛行方向垂直，彈丸射擊后穿過該復(fù)合板繼續(xù)前進，大約在1500m處會進行擦地。要求彈丸在接觸該復(fù)合板時引信不作用，擦地后才能觸發(fā)引信發(fā)火。經(jīng)過大量的重復(fù)試驗取數(shù)，結(jié)果表明，該機構(gòu)的引信擦地炸作用率在95%以上。

結(jié)語

該機電觸發(fā)引信機構(gòu)經(jīng)過理論分析，其可靠性高、且通過靜態(tài)的離心實驗分析和動態(tài)的打靶試驗驗證，表明該機構(gòu)的擦地炸作用率高，不容易產(chǎn)生啞火的現(xiàn)象。其結(jié)構(gòu)簡單，安全性方面也比較可靠，能夠滿足使用要求，為。直瞄式武器的擦地炸接開關(guān)的設(shè)計和優(yōu)化提供了一定的參考。

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