火药延期弹延期时间超标故障分析.pdf
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1、中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 29 火药延期弹延期时间超标故障分析 刘永强1 王 军2 姚 刚1 1.航宇救生装备有限公司,湖北 襄阳 441003 2.空装驻襄阳地区军事代表室,湖北 襄阳 441003 摘要:摘要:航空救生座椅上所用的延期弹为火药延期弹,在某次延期弹试验时出现延期时间超标故障,针对此次延期时间超标故障,从延期弹的结构进行解剖分析,通过对比试验定位故障点,并从材料导热系数、试验环境和试验方法等影响因素出发进行分析,通过不同试验手段使故障复现,最终确定延期时间超标故障出现机理是延期药受温度的影响巨大所致,为后续研制更高精度且受温度影响较小的延期产品提供有力的试验和验证方
2、法。关键词:关键词:延期时间;导热系数;故障分析 中图分类号:中图分类号:TJ5 火药延期弹或延期装置在民用或军用中的运用都非常广泛,民用的延期弹最具代表性的有雷管爆破和鞭炮等,军用的延期弹中最具代表性的有手榴弹等武器装备,也有用于航空救生系统为了延时控制或延时开启某些独立系统,目前航空救生系统所用的延期弹或延期装置普遍采用火药延期技术。火药延期弹的实现主要依靠延期药在一定速度的燃烧,再通过控制装填延期药的多少用以控制整个延期弹的延期工作时间,为了满足不同延期时间的需求,延期药的种类也非常多,通常按秒段的方法定义延期药的型号,为了确定延期药的型号和延期药的装填量,一般需要进行大量的试验,使测试
3、得到的结果和需求指标进行比对,然后确定最终装药方案。1 故障现象 某型火药延期弹的延期时间指标为 0.40.6s。试验时共进行了 4 发高低温工作试验(保温时间大于2h)1,测得的延期时间结果见表 1 所示。表 1 延期弹延期时间测试结果 序号 1 2 3 4 试验温度()70 70-55-55 延期时间(s)0.411 0.395 0.592 0.589 从试验结果可以看出,第 2 发高温 70试验结果不满足性能指标要求,其余三发试验结果虽然满足指标要求,但均离指标要求的区间很近,可靠余度太小。2 故障定位及原因分析 2.1 延期弹工作原理 由于此次出现故障的延期弹为某双座飞机新研的产品,并
4、且采用的一体化设计(延期弹本身包含击发启爆装置),其原理图见图 1 所示,延期弹内部结构包含撞针、剪切铜丝、延期管、点火药和主装药等主要零组件。其原理为外部输入高压燃气(4Mpa)剪切固定撞针的剪切铜丝后,撞针高速运动撞击延期管的火帽,延期管火帽产生火花点燃延期管内部的延期药,延期药缓慢燃烧至末端后发火点燃延期弹的点火药,最后点火药产生的能量引燃主装药后产生高压燃气输出至燃气管路中。图 1 延期弹原理图 2.2 延期管延期时间测试方法 如图 2 所示,在击发体和击针上各引出一根电缆线(击发体未接触击针之前处于断路状态),当击发体撞击击针后,两组电缆线接通,此时高精度测时仪启动记时,延期管火帽发
5、火点燃延期药,延期药经过一段时间延期燃烧后发火,此时,延期管发火的火花触发光敏二极管,高精度测时仪结束记时,此测时仪记录的数字则为此发延期管的延期时间。中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 30 图 2 延期管延期时间试验台示意图 2.3 延期弹延期时间测试方法 分别在延期弹的燃气输入接口处和燃气输出接口处各安装一只压力传感器,通过数据采集系统将延期弹工作过程的这两处压力传感器的压力-时间曲线采集出来,再通过后处理得到输入接口处压力达到 4Mpa(此时延期弹中撞针的剪切铜丝被剪断)至输出接口处压力抬头点的时间差,此时间差即为延期弹的延期时间。2.4 延期时间超标故障定位 通过调取此批次延期弹所
6、用延期管的抽检测试数据(见表 2 所示)。表 2 延期管延期时间测试结果 序号 1 2 3 4 5 试验温度()70 70 70 70 70 延期时间(s)0.492 0.498 0.489 0.493 0.503 序号 6 7 8 9 10 试验温度()70 70 70 70 70 延期时间(s)0.497 0.487 0.506 0.492 0.491 序号 11 12 13 14 15 试验温度()-55-55-55-55-55 延期时间(s)0.511 0.506 0.498 0.501 0.492 序号 16 17 18 19 20 试验温度()-55-55-55-55-55 延期时
7、间(s)0.503 0.495 0.515 0.493 0.504 可以看出,延期管高温时延期时间为 0.487s0.506s,低温时的延期时间 0.492s0.511s,离延期弹的指标较远(基本在指标中线附近波动),并且延期管的延期时间高低温试验数据存在交集;虽然延期弹的试验发数较少,但明显可以看出延期弹高低温的延期时间试验数据存在明显差异(高温时延期时间接近指标下限,低温时延期时间接近指标上限),并且为了提高火药延期弹的击发可靠性,每发延期弹中均装有 2发延期管,由同一撞针同时撞击启爆,而每发延期弹的延期时间为它所装配的 2 发延期管中发火较快的延期管得到(发火较晚的延期管工作时延期弹已工
8、作)。因此延期弹的延期时间普遍应更小于延期管的延期时间,按延期管抽检试验数据分布规律,延期弹不易出现超过或接近指标上限的情况。从延期弹的结构可以看出,除延期管会直接对延期时间参数影响外,撞针的运动和延期弹的点火药点燃主装药的过程均有可能对延期时间造成一定的影响。为了更精准定位延期弹的延期时间超标故障的根本原因,除原有的延期弹入口和延期弹出口进行压力测试外,通过改装后,在延期弹中部也进行压力测试,并制定了 2 套试验方案,两套方案均将延期弹保温至-55后并从保温箱中取出在环境温度为 25条件下进行试验(从保温箱取出至点火击发时间控制在1分钟左右),具体验证方案见表 3 所示。表 3 延期时间超标
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