【文章內(nèi)容簡介】 單自由度后坐保險機構 延期解除保險機構的選擇 在安全距離外才使引信解除保險的機構，稱為延期解除保險機構。延期解除保險機構也具有保險和解除保險的兩個功能，故延期解除保險機構也是保險機構。平時和發(fā)射后它應保證引信中被保險零件處于被控制的保險狀態(tài)，當彈丸飛到安全距離外時，立即釋放被保險零件，使其由保險狀態(tài)迅速變?yōu)榇l(fā)狀態(tài)。目前機械著發(fā)引信上常用的延期保險機構有；I. 火藥式；II. 保險帶式；III. 氣（流）體阻尼式、準流體式；IV. 易熔合金式；V. 無返回力矩調(diào)速器式；VI. 差動或多付傳動減速輪系式等。 各種延期保險機構的性能比較類型IIIIIIIVVVI安全性差較好好好好好保險時間散布大偏短散布大偏短設計決定設計決定長貯性不好好好欠佳好好結構與成本結構簡單、成本低結構簡單、成本低結構簡單、成本低結構簡單、成本低復雜、成本高較為復雜適應初速高高航彈屬于低速非旋轉(zhuǎn)彈，不能采用保險帶式和易熔合金式延期保險機構，火藥式結構安全性差，時間散布大，并且長貯性不好，也不能采用氣流體阻尼式和準流體式時間散布大，應用于本項目有困難。而無返回力矩調(diào)速器式延期保險機構與差動或行星減速輪系式機構相比較，無返回力矩調(diào)速器結構過于復雜，占用尺寸過大。因此本方案采用減速輪系作為延期保險機構。國內(nèi)外引信采用減速輪系作為延期保險機構的代表引信有我國的即系列和美國的一彈尾引信。以迎面氣流的壓力作為解除保險的能源，可實現(xiàn)延期解除保險功能，該機構同時提供冗余保險，它與第二環(huán)境保險相結合，使在整個延期解保險距離內(nèi)第二環(huán)境保險一直約束著滑塊，一旦第二環(huán)境保險解除對滑塊的保險，滑塊就很快完成轉(zhuǎn)正動作，滑塊具有“銳啟動”的特性，可以確保在安全距離內(nèi)維持有較高的隔爆度水平。并且采用加工參數(shù)和裝配參數(shù)來控制延期解除保險的實際距離，既可以通過調(diào)整齒輪輪系的齒數(shù)改變速比，從而改變延期解除保險距離，又可以改變擊針插入滑塊的深度，通過改變解除保險所需的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)來改變保險距離[26]，使得對引信實際延期解除保險距離的調(diào)整非常簡單。 旋翼擊針保險傳動輪 延期保險機構結構框圖 A. 外觀 B. 輪系 延期保險機構 瞬發(fā)觸發(fā)機構的設計靠引信發(fā)火機構中的擊發(fā)體直接碰擊目標而工作的發(fā)火機構，稱為瞬發(fā)發(fā)火機構。應用最多的是針刺式發(fā)火機構，是觸發(fā)發(fā)火機構中的一種。瞬發(fā)發(fā)火機構具有高靈敏度和高瞬發(fā)度兩大特點。它有兩種結構，一種擊針桿外露，一般都設計有中間保險彈簧，在擊針碰擊目標后，會損耗一部分戳擊能量，從而導致機構的瞬發(fā)靈敏度和引信瞬發(fā)度降低，且因擊針為活動件，不易密封；另一種引信又蓋箔包住，擊針不外露，可以不設置中間保險彈簧，且蓋箔很薄，能量損耗少，不僅提高了機構的瞬發(fā)靈敏度而且還有利于引信密封。航彈初速低，為保證碰目標時其瞬發(fā)度與大著角發(fā)火的可靠性指標，必須在機構上采取特殊措施。，在約米秒的著速下，這種發(fā)火機構瞬發(fā)度達到設計要求將比較困難，因此本方案不予考慮這種機構。在前蘇聯(lián)的蘇一引信和我國的引信中，該機構的結構復雜，質(zhì)量較大，而在本設計中，引信質(zhì)量要求較輕，而且蘇一引信觸發(fā)機構必須裝在彈頭，而由上文所述，延期保險機構采用迎面氣壓驅(qū)動，因此不能采用該機構作為本設計引信的瞬發(fā)機構。 常用觸發(fā)機構 DRS87觸發(fā)機構 瞬發(fā)機構基于以上認識。該機構的特點是碰目標時，頭部的整流罩作為一個運動部件與渦輪保險機構一起下行，而不是作為需要損耗能量的薄弱環(huán)節(jié)，因此，碰目標時瞬發(fā)度與大著角發(fā)火的可靠性指標均有較大的提高。整流罩與引信體分體的設計使觸發(fā)機構增加了一個導向帶，提高了引信的作用可靠性。 隔爆機構解除保險前將爆炸序列中的一個爆炸元件與下二級爆炸元件相隔離，一隔斷爆炸序列的爆炸傳遞，解除保險后能可靠傳遞爆炸的機構，稱為隔爆機構。所以，隔爆機構的基本功能是在引信處于保險狀態(tài)時能可靠隔爆，在預定條件下又能可靠解除隔爆，并能滿足起爆完全要求。凡裝有敏感起爆元件的引信均應設置隔爆機構，以防起爆元件提前作用所帶來的危害。要求隔爆機構在勤務處理過程中處于隔爆狀態(tài)，待解除保險后，使隔爆件運動到解除隔爆狀態(tài)。隔爆機構有水平轉(zhuǎn)子式、直轉(zhuǎn)子式、轉(zhuǎn)子式以及滑塊式等，在本設計中，采用了彈簧滑塊隔爆機構[27]。由彈簧或離心力推動滑塊平衣移動運動的隔爆機構，稱為滑塊隔爆機構。 彈簧滑塊隔爆機構 ，擊針的故障卡子將其擋住，假如空氣動力保險先于拔脫保險而解除保險，此時轉(zhuǎn)子與故障卡子形成互鎖，使拔脫保險永遠不能解除，引信處于絕火狀態(tài)。因此，該引信只有在正常的解除保險邏輯時序先后坐后彈道飛行下才能解除保險，提高了引信的保險系數(shù)。 滑塊隔爆機構的可靠性，主要取決于雷管藥量、雷管外壁至導爆藥邊的距離、隔板厚度、導爆藥孔底隔板的厚度、隔板材料及裝藥方式等。 傳爆序列引信爆炸序列是指爆炸元件按敏感度遞減、度遞增的順序排列的序列。它的功能是把一個小的沖量有控制地放大到足以起爆彈藥主裝藥的能量。傳爆序列最后二級爆炸元件輸出的是爆轟沖量，一般有火帽（或電點火頭、電點火管）、雷管、導爆管（或?qū)П幹?、傳爆管（或?qū)П幹┑冉M成。傳爆序列的選擇在很大程度上影響著引信的結構，根據(jù)彈所要實現(xiàn)的功能及引信的結構，為保證彈的殺傷威力，采用的傳爆序列利用爆炸產(chǎn)生的飛片動能，實現(xiàn)彈頭觸發(fā)、彈底起爆的傳爆序列方式。它可使引信具有高的瞬發(fā)度和有利的炸高，又不占用彈的裝藥空間。采用該傳爆序列可有效解決“全彈重量長度”與彈的多功能威力的問題，以實現(xiàn)新一代槍榴彈的多功能、小型化。通過以上對各主要機構的選擇與設計，[28]。（為了保證引信平時勤務處理時的安全性和密封，平時在引信頭部安裝一保護帽部件，在發(fā)射時，保護帽部件需摘除。） 引信結構圖5 構造與作用原理 構造與作用 。 引信構造 引信主要由引信體部件、保護帽部件、機芯部件包括隔離機構和延期解除保險機構）及底螺部件、整流罩等零部件組成。 引信的保護帽部件在貯存及勤務處理過程中起密封、保護引信頭部及防止禍輪轉(zhuǎn)動的作用，發(fā)射前需摘除。 該引信具有瞬發(fā)觸發(fā)和慣性觸發(fā)功能，由整流罩和延期解除保險機構構成瞬發(fā)觸發(fā)機構，實現(xiàn)瞬發(fā)觸發(fā)由隔離機構的慣性前沖實現(xiàn)。 該引信以發(fā)射時的直線慣性力和飛行時的迎面氣流壓力作為解除保險的能源，滿足冗余保險的要求；利用旋翼—二級減速輪系機構來實現(xiàn)延期解除保險，延期保險與第二環(huán)境力保險相結合，能可靠滿足保險距離大于50m的要求。 隔爆機構為滑塊式，適合非旋轉(zhuǎn)彈引信[29]。 引信的傳爆序列為雷管一導爆管傳爆管彈的接力藥柱，可實現(xiàn)彈頭觸發(fā)、彈底起爆，滿足彈的最大殺傷要求。 作用原理勤務時，保險件后坐筒部件和擊針鎖定滑塊，使雷管處于隔離位置。保險叉把旋翼與慣性體連接，使旋翼固定起來，防止旋翼旋轉(zhuǎn)造成不必要的事故。發(fā)射前，去掉保護帽。發(fā)射時，由于航彈自身的重量比較重，會在重力的作用下產(chǎn)生拔脫力解除第一道保險；彈道中，在迎面氣流的作用下，旋翼帶動二級減速輪系旋轉(zhuǎn)，使擊針緩慢地從滑塊中拔出，在距槍口50m以后處釋放滑塊，滑塊在滑塊彈簧的作用下使雷管與擊針對正，引信處于待發(fā)狀態(tài)。彈道簧確保引信在彈道中安全。 碰目標時，整流罩在目標反力的作用下，克服彈道簧抗力，壓觸發(fā)機構下行，同時，隔離機構在慣性力的作用下前沖，使擊針刺雷管發(fā)火，通過傳爆序列引爆彈丸。 結構、性能特點 具有自動定距功能，適應范圍廣該引信保險距離的變化受彈初速的影響較小，當彈初速較大時，旋翼旋轉(zhuǎn)速度較快，擊針拔出時較短，當彈初速較小時，旋翼旋轉(zhuǎn)速度較慢，擊針拔出時較長。因此它適應初速變化范圍較大。另外，可采用加工參數(shù)和裝配參數(shù)來控制延期解除保險的實際距離，使得對引信實際延期解除保險距離的調(diào)整非常簡單。 安全性高由于第二環(huán)境力保險與延期解除保險相結合，隔爆機構具有“銳啟動”特性，確保了在安全距離內(nèi)維持有較高的隔爆度水平[27]。 具有較高的瞬發(fā)度和大著角作用可靠性因引信旋翼凸出于引信體之外，構成了外露式觸發(fā)機構，特別是采用了外加分體式整流罩的結構設計，可有效提高引信的瞬發(fā)度和大著角作用可靠性。 環(huán)境適應性好由于該引信設有防風防塵裝置，在風沙環(huán)境下，該武器系統(tǒng)能夠正常使用，擴大了武器系統(tǒng)的使用環(huán)境范圍。 功能集中，簡化了結構引信頭部機構具有延期解除保險、觸發(fā)、第二環(huán)境力保險功能及良好的環(huán)境適應性等。6 主要機構的設計計算 旋翼的相關設計和驗算空氣動力保險機構活塞式空氣動力保險機構、旋翼式和渦輪式空氣動力保險機構。旋翼式空氣動力保險機構是利用彈丸飛行中迎面氣流的作用使旋翼旋轉(zhuǎn)而接觸保險的機構。它只適用于亞音速飛行的引信，通常用于航彈引信或火箭彈引信。 幾種常用旋翼幾何參數(shù)旋翼參數(shù)產(chǎn)品名稱航引4航引8航引13航引17葉片形狀片狀片狀片狀圓球狀旋翼最大外形尺寸mm7010010080葉片數(shù)8444葉片工作面積mm22072225157葉片到轉(zhuǎn)軸平均半徑mm3530葉片對彈軸的傾角50。45。30。0。葉片對彈軸的傾角越大，旋翼旋轉(zhuǎn)的速度也就越大，暫且我們就研究航引4的旋翼機構是否滿足解除保險的要求。翼片結構如下圖所示：根據(jù)空氣動力學原理推導出投彈瞬間風翼啟動力矩公式:Mt=nrsρv2CL/2風翼啟動時靜摩擦力矩公式:Mf=(nsρv2CD/2+)rρf式中n—旋翼葉片數(shù)。 r—翼面幾何中心到轉(zhuǎn)軸的距離。 s—翼片面積。 ρ—空氣密度。 SO—風翼中央部份面積。 v—投彈瞬間速度。 CL—實驗確定的升力系數(shù)。 CD—實驗確定的阻力系數(shù)。 rρ—摩擦半徑。