弹药安全守护神系列专题稿件(三)引信结构的安全总监——保险机构

2019-08-01 13:01来源:科普中国-军事科技前沿

  出品:科普中国

  作者:鸿爪雪梨

  策划:武玥彤

  监制:光明网科普事业部

弹药安全守护神系列专题稿件(三)引信结构的安全总监——保险机构

  在引信发火机构一章中,我们了解到引信的发火控制机构可以结合目标与环境信息判定给出发火指令。但从另一个角度来看,如果发火控制系统误判断误发火,这时为了避免引信输出爆轰能量,还需要有另一个单独的系统作为发火控制机构的前置条件。这种防止引信发火机构在勤务处理、发射飞行过程中发生意外作用的机构称为引信的安全保险机构。

  引信保险机构的设计要满足的基本要求是安全性和作用的可靠性,具体的说,在非预定条件下要确实可靠的固定被保险零件,使其不会在勤务处理时,被偶然的振动和磕碰引起保险器件的不正常动作;同时在预设的环境力下,又要可靠解除保险。根据解除保险的工作原理,有后座保险机构、空气动力保险机构、燃气动力保险机构、电力保险机构等。

  后坐保险机构是利用后坐力解除保险的,它在各种炮弹引信中广泛应用。用在加农炮弹、榴弹炮弹等后坐力较大(数千到上万倍重力)的弹药中时,发射的后坐力远远大于勤务处理受到的惯性力,这种显著差异可作为保险机构的判别输入;而迫击炮弹、火箭弹等后坐力较小的弹种,虽然发射时与勤务处理时的过载相差不大,但勤务处理的过载极短(意外撞击硬目标时的峰值持续时间小于1毫秒),而发射过程中的过载将以一定峰值持续相对较长的一段时间(数十毫秒),可以采用曲折槽保险机构来正确识别这种差别,从而满足勤务处理时安全与发射时可靠解除的要求。

弹药安全守护神系列专题稿件(三)引信结构的安全总监——保险机构

图1 曲折槽保险机构

1—套管;2—下钢球;3—击针;4—惯性筒;5—惯性筒簧;6—上钢球;7—曲折槽;8—导向销

  图1 所示为一个典型的曲折槽结构,导向销位置是固定的,当引信感受到惯性力时,惯性筒压缩弹簧,使击针向下运动,同时筒外侧的曲折槽和导向销发生了相对运动,如果该惯性力是勤务处理中的意外作用,由于时间极短,导向销在曲折槽中的行程尚未全部走完,作用力已消失,则在弹簧的反推下,惯性筒和击针又回到初始位置,引信未解除保险,仍处于安全状态。

  对于航空炸弹这类没有后坐力发射环境的弹药,后坐保险机构失去了用武之地,此时可以利用空气动力作为解除保险力,如内藏涡轮式空气动力保险机构就是一种典型的适用于超音速非旋或微旋弹药的弹头引信。结构如图2所示。

  内藏式的涡轮结构设置在弹头位置,超声速飞行时,在弹头平台处形成激波,空气气流从引信进气口流入,沿着涡轮轴向运动,再由排气口流出,推动涡轮旋转,带动引信旋转体转动,当旋转体转至指定位置时,压缩在壳体内的弹簧将离心销推出,使旋转体锁定,此时旋转体内埋的爆炸序列正好对正,将引信由临界态转变为待发态。之后再由引信发火控制系统控制引信点火并最终输出爆轰,引爆战斗部。

弹药安全守护神系列专题稿件(三)引信结构的安全总监——保险机构

图2 内藏式涡轮保险机构

1—涡轮;2—引信体;3—滑动轴承;4—轴承支架;5—旋转体;6—离心销;7—离心销簧;8—堵塞;9—滚动轴承;10—轴承支座;11—保险杆

  按照弹药使用的安全要求,在安全态时,引信绝对不允许输出意外爆炸能量,即便发火模块激发了初始发火元件(雷管),安全态的保险机构仍能保证末端无输出;而在待发态时,则要求引信的发火控制模块在判定发火后,能够准确的将初始能量无阻碍的传递给爆炸序列,从而使引信正常作用。如果将发火控制和爆炸序列看作是一条大河的两岸,大河本身就是具有隔离功能的天堑,而引信的安全保险机构则是横亘其间的一座“独木桥”,独木桥不连通,那么即便发火控制端输出了爆轰指令,这一指令也无法跨过大河,更无法引爆下一级传爆药,引信的安全由此得到了保障。

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划重点

对于引信来说,存在安全状态、临界状态和待发状态三个基本状态,保险机构是引信安全系统的核心组成部分,它具有对环境信息的识别与转化功能,并经过对输入环境信息的处理和转化,促使引信实现状态的控制和转变。

[责编:武玥彤]

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