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火工品_百度百科

归档日期:07-01       文本归类:火工品      文章编辑:爱尚语录

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  火工品是装有火药或炸药,受外界刺激后产生燃烧或爆炸,以引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的元器件和装置的总称。包括火帽、底火点火管、延期件、雷管、传爆管、导火索导爆索以及爆炸开关、爆炸螺栓启动器、切割索等。

  火工品,又称火具,是装有火药或炸药,受外界刺激后产生燃烧爆炸,以引燃火药、引爆炸药或做机械功的一次性使用的元器件装置的总称。包括火帽底火点火管、延期件、雷管、传爆管、导火索导爆索以及爆炸开关、爆炸螺栓启动器、切割索等。常用于引燃火药,引爆炸药,还可作为小型驱动装置,用以快速打开活门、解除保险火箭级间分离等。它是起爆与点火的最敏感的始发能源,其功能首发性和作用敏感性决定了其在武器的系统中的地位和作用,作为武器系统中的最敏感部分,其安全性、可靠性直接影响武器系统的安全性和可靠性。在战略导弹、核武器及航空航天系统等军事工程中广泛应用。作为小型化的敏感爆炸能源,火工品既是武器和爆炸系统完成预定功能的“源”,同时往往又是这些系统可能发生意外爆炸、造成人身伤亡的“根”。

  根据GJB 347A-2005《火工品分类和命名原则》标准,火工品分为16类:火帽、点火头、点火管、底火、点火具(器)、点火装置、电爆管、传火具(含传火管、传火药柱、传火药盒)、延期件、索类、雷管、传爆管(含传爆药柱、导爆药柱)、曳光管(含曳光药柱)、作动器(含推销器、拔销器、爆炸开关、爆炸阀门、切割索等)、抛放弹、爆炸螺栓(含爆炸螺帽)。

  传爆序列:火工品中的炸药或火药,可由多种形式的能量如机械能(针刺、撞击、摩擦等)、热能(火焰)和电能等引发。为了保证使用安全并能适时可靠地引燃或引爆弹药,在弹药中往往以多种火工品组成一定的序列,称为传爆序列或传火序列。例如在引信和药筒中的火工品一般按感度递减、威力递增的原则排列,最后以较大的能量输出,适时可靠地引发弹丸主装药或药筒发射药。在引信的传爆序列中,火工品组件的种类和数量取决于对引信的战术技术要求。例如,弹丸的主装药量较大时,可在传爆药柱与主装药之间安置一个药量稍大的辅助传爆药柱;火帽与雷管之间距离较远时,可在其间安置接力药柱。电引信传爆序列的首发组件需用电雷管或电点火管等。

  火帽:能产生火焰用于引燃或引爆的敏感元件,通常由金属壳内装击发药组成。它由机械能(撞击、针刺或摩擦)引发后,喷出火焰,可引燃延期药、点火药、发射药或火焰雷管等。典型的火帽见图1。撞击火帽用于底火,由枪或炮的圆头击针撞击发火,点燃发射药;针刺火帽用于引信,由击针刺入而发火,然后点燃后续火工品;摩擦火帽用于拉发手榴弹,由火帽中的摩擦子摩擦发火,引燃延期药,再引爆火焰雷管。火帽中的击发药主要由可燃剂、氧化剂和起爆药混合而成,也可附加其他成分以改进其性能。药剂的成分、配比、粒度和装药密度,都影响火帽的感度和引燃能力。最早的火帽制于1807年,是一种以氯酸钾、碳和硫的混合物为击发药的撞击火帽。第一次世界大战时,使用的击发药为硫化锑、氯酸钾和雷汞的混合物,由于它对枪膛有腐蚀作用,故称为腐蚀性击发药。第二次世界大战后出现了无腐蚀性击发药,其主要成分是硫化锑、四氮烯、三硝基间苯二酚铅和硝酸钡。针刺火帽的针刺药主要成分与击发药相类似,但针刺感度较高。

  底火:用于药筒中引燃发射药的复合装置,由发火装置(火帽或电发火件)、传火药和其他零件组成。可由撞击能或电能引发。底火应能够防止发射药燃烧产物气体的泄漏。其典型结构见图2。为了加强点火能力,有时在底火上装有多孔的长传火管,插入发射药中间。管中装传火药,火焰从管壁孔喷出,点燃发射药。用电引发的底火可以提高火炮的射速,并能使火炮齐射。

  雷管:引爆炸药的火工品。引信雷管按引发方式不同可分为火焰雷管、针刺雷管和电雷管,其典型结构见图3。雷管的威力主要取决于底层猛炸药的种类、药量和装药密度,常用的猛炸药为黑索今、太安。雷管的感度取决于最上层的敏感药剂。雷管的中间层装起爆药,常用的是氮化铅,它能保证底层装药的起爆。工程火雷管和工程电雷管用于工程爆破。电雷管由火雷管加电发火件组成。一般电发火件的结构是:在穿过绝缘塞的两根导线端部焊上涂有发火药的细电阻丝(称桥丝),桥丝电阻通常为1~2欧姆,发火电流约为1安培,安全电流约为0.05安培。如果在电发火件和火雷管之间加装延期管,则组成延期雷管。

  1865年瑞典 化学家 A.B.诺贝尔首先发明了雷汞雷管,用来引爆硝化甘油。1907年维列尔在德国取得用氮化铅代替雷汞装填雷管的专利。最早的电雷管出现于19世纪80年代。电雷管的应用给多发同时起爆和远距离起爆提供了可能性。因为电火工品易受外界电能的影响,所以某些电火工品必须具有防静电、防射频、防杂散电流和防高压感应电流的能力。因此,除在电路上采取屏蔽措施外,研制了能防静电、防射频的电雷管。为适应其他各种技术要求,还研制了无起爆药雷管、耐高温雷管等特种雷管。

  点火管:一种用于引燃抛射药和火箭固体推进剂的火工品。由电引发的点火管,管中装点火剂,其结构和电雷管中的发火件类似;用机械能(如利用击针作用)引发的点火管,其作用和底火类似。

  延期件:利用药剂的燃烧速度控制点火时间的火工品,如时间药盘、延期药柱和保险药柱等。通常以黑火药或金属可燃剂与氧化剂的混合物作为装药。某些有机化合物如苦味酸钾等也可作为单质延期药。

  传爆药柱:用于传递和扩大爆轰能量的火工品。常用于扩大雷管的能量,引爆较钝感的主装药。传爆药柱一般由较敏感的猛炸药压制而成,过去常用特屈儿,现在多用太安、黑索今,有时也用奥克托今。在主装药量过大,不易被一个传爆药柱完全起爆时,可加辅助传爆药柱。

  索类火工品:包括导火索、导爆索和切割索。导火索用于传递燃烧火焰,达到延期点火的目的。它以黑火药为芯,外缠数层棉、麻和纸。防水导火索外皮有耐水涂料,或采用塑料外皮。一般的导火索外径约6毫米,每米燃烧时间为100~140秒。黑火药芯的导火索是英国人W.比克福德于1831年发明的,故又称比克福德导火索。导爆索用于传递爆轰,其外形和结构都与导火索相似,但外皮的颜色不同。导爆索也有以金属(如铅)做外皮的。药芯常用黑索今、太安等猛炸药,以7000米/秒或更高的速度传爆。铅皮的导爆索做成 V形断面,爆轰时能形成线形金属流,可用于切割金属板,称为切割索。1908年在法国出现了导爆索的专利,开始是用铅管,内装梯恩梯。20 世纪70年代瑞典有人发明了一种非电导爆管(NONEL管),用高强度的塑料管子,内壁涂含铝粉的太安或奥克托今,装药量约16毫克/米,爆速为2000米/秒左右。这种导爆管可以大大提高爆破网路对静电、射频、暗电流的安全性。

  启动器:一种以爆炸(爆燃)产生的气体为动力的传动装置。这种装置的结构类型较多。用于完成远距离操纵的一次性小动作,如闭合开关等。小型启动器常用的装药为三硝基间苯二酚铅等。

  1.用于武器系统的传火、点火、延期及控制系统,保证武器的发射、运载等系统安全可靠地运行。

  2.用于武器系统的起爆、传爆及其控制系统,以控制战斗部的作用,实现对敌目标的毁伤。

  3.用于武器系统的推、拉、切、割、分离抛撒和姿态控制等做功序列及其控制系统,使武器系统实现自身调整或状态转换与安全装置。

  1.功能首发性。武器系统的爆轰、燃烧为例,爆轰的产生是依靠雷管爆炸作为始发能源,而燃烧的产生则依靠点火器的点火为始发能源。

  2.作用敏感性。火工药剂是武器系统所用药剂感度最高者,如在爆炸序列中以感度从高到底排序是起爆药、传爆药、主装药,而在点传火序列中感度从高到低依次为点火药、延期药、发射药或推进剂。

  3.使用广泛性。按照用途分,火工品有航空航天系统用火工品、常规武器弹药系统用火工品、特种用途火工品等。

  火工品设计和其他工程设计一样,贯彻先进可行与经济合理的通用设计原则。具体来说,火工品设计原则概括如下。

  1.安全性原则。火工品是武器系统中的最敏感部分,其意外作用将可能引起整个武器弹药的作用而带来重大损失,设计时必须满足各类火工品的安全性要求。安全涉及使用、运输、储存和生产多方面,在这些情况下,火工品都不应该发生意外的点火、爆炸等事故。

  2.可靠性原则。火工品是武器系统中的激发系统,若其作用失效将造成整个武器弹药的失效,所以作用可靠性均要求较高。航天系统使用火工品时,往往通过冗余技术来提高系统的作用可靠性。单个火工品的可靠性是通过产品的输入感度和输出威力来考核,但可靠性不仅只单个火工品元件的高可靠性,更为重要的是组成传报序列后火工品之间的匹配和界面能量传递的高可靠性。另外,可靠性设计要考虑人因工程,从设计上有效降低人员生产和装配过程中出现差错的概率。

  3.经济性原则。火工品的经济性要从设计制造的经济性和产生的军事效果来衡量。首先,由于大多数火工品的定货属于小批量定货,设计成本成为影响产品经济性的重要部分,所以设计时应贯彻多采用成熟技术与少数技术相结合的低成本原则。其次可采用来源广泛的国产原材料降低制造成本。最后,其经济性要与产生的军事效果相结合。例如,导弹用雷管的价格远高于炮弹用雷管价格,这既是军事效果的体现,也是承担风险责任的要求。

  1.合适的感度。火工品对外界输入能量响应的敏感程度称为火工品的感度。要求合适的感度是为了保证使用安全和可靠,如果火工品感度过高,就难以保证火工品在制造、运输、储存及勤务处理过程中的安全,而感度过低,则难以保证在武器弹药中的可靠作用。

  2.适当的威力。火工品输出能量的大小称为火工品的威力。火工品的威力是根据使用要求提出的,威力过大过小都不利于使用。威力过大会对使用系统造成安全性下降,威力过小则会降低使用系统的作用可靠性。

  3.环境适应性。火工品的环境适应性包括短期耐环境能力和长期耐环境能力两类。短期环境主要包括使用过程中的自然环境、电磁环境、机械环境等。火工品的短期耐环境要与火工品的设计有关。长期环境主要指长期储存过程中的自然环境。火工品的长期耐环境要与药剂安定性、与其他接触物的相容性及生产中温度湿度的控制等有关。

  4.尺寸小型化。火工品是功能相对独立的元器件,但又是武器系统的配套件,其尺寸小型化将会给使用系统留出更大的设计空间,也是武器系统大量使用火工品这一特殊能源的最大优势所在。所以火工品结构的尺寸设计应始终贯彻小型化原则。

  作为武器系统的一个组成部分,火工品的研制程序一般应按照常规武器装备研制程序的5个阶段,即论证阶段、方案阶段、工程研制阶段、设计定型阶段和生产定型阶段进行研制。由于火工品属武器系统的配套件,所以其研制一般不经过论证阶段。

  1.方案论证阶段。根据总体或论证部门提出的初步技术指标,依据结构和功能要求,设计数种方案,并进行方案论证和功能摸底试验。为确定产品结构的可靠性,方案论证阶段应对药剂及其接触材料进行相容性试验。方案评审时,不仅要对承研方的设计方案进行评审,同时应结合国内火工品实际水平及专业特点,对总体所提得技术要求进行评审,使之完善。

  2.工程研制阶段。工程研制阶段一般分为初样机、正样机设计两个阶段。首先,根据方案论证与功能摸底试验确定设计方案,制定试验大纲与试验计划,制造产品初样机,进行功能试验和系统适配试验;其次,根据初样机试验结果,按总体或论证部门确定的技术指标,进行正样机工艺通关试验和设计可靠性增长试验,对正样机产品进一步进行系统飞行试验。有时初样机、正样机设计阶段合并执行为一个工程研制阶段。

  3.设计定型阶段和生产定型阶段。产品设计定型是对产品性能进行全面考核的主要阶段,军方依据技术指标及相关火工品标准,制定设计定型大纲,组织完成设计定型试验,以确认其达到全部技术指标要求和系统使用要求。产品生产定型是产品批量生产条件进行全面考核的主要阶段,以确其符合认其符合批量生产标准。

  1.禁止非企业职工担任安全员、库管员、看守员,且必须经过培训考核,持证上岗。

  2.禁止火工品的领用、爆破作业、退库单独由非企业人员承担,必须有企业职工(领工员或安全员)全程陪同、监管。

  5.禁止在施工工点临时存放火工品,没有使用完的火工品,必须当班当即退回仓库保管。

  国内从事火工品相关研究的高等院校主要有北京理工大学、中国工程物理研究院、南京理工大学、中北大学及安徽理工大学(民用),科研单位主要有中国兵器工业集团第213研究所、中国航天科技集团508所、中国航天科技集团航天火工技术研究所,另外还有很多生产单位,如西安庆华集团等。

  《火工品》杂志是国内唯一的火工与烟火(烟花)专业的综合性技术刊物,是武器工业类核心期刊。主要刊登国内外军民用火工品与烟火的新技术、新产品、药剂配方、加工工艺、分析测试方法、国内外烟花及国内外科技生产发展水平及动态。

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