冲击片雷管多点阵列能量利用优化设计

2013-10-11曹海洋褚恩义秦国圣曾泽刚杨龙海

火工品 2013年1期

曹海洋，褚恩义，秦国圣，周密，曾泽刚，杨龙海

（陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061）

火工品是武器系统的首发元件，因此火工品技术是爆炸能量释放控制关键技术，是先进毁伤技术的重要支撑。火工品的安全性、可靠性及其效能直接关系到武器装备的安全性、可靠性和效能的发挥，在武器装备中的作用无法替代，鉴于其特殊地位，火工品被赋予了更高的要求[1]。

现代武器的主要方向之一为高能毁伤，作为能源供给的部分在整个武器系统中的比重受到压缩，此种情况下，导弹储备的能量受到限制，供应给引信中雷管阵列的能量同样受到限制。为了减少充电能量的浪费和保证雷管阵列的可靠起爆，测试固定桥区、固定连接方式的雷管阵列的能量利用率十分必要[2]。

为考察桥箔串并联等连接方式对桥箔电爆炸性能的影响，前人对两点串联、两点并联、三点串联桥箔、三点并联桥箔、两点串联后两两并联四点桥箔进行了桥箔电爆炸性能对比试验，由对比试验得出，串并联方式的组合兼顾了串联起爆的一致性和并联起爆充分利用脉冲功率源能量的优势，对于提高多点起爆的同步性及提高桥箔爆炸的能量利用率均有助益[3]。

本文是在冲击片雷管多点阵列优化组合方式的基础上，进一步研究如何充分利用脉冲功率源储存的能量，提高冲击片雷管起爆的能量利用率，保证冲击片雷管阵列作用可靠性。通过对两种串并联方式的桥箔在不同的起爆电压下进行电爆炸性能试验，得出爆发电压和爆发电流的时间曲线，利用软件积分处理进行能量利用率的计算，以得到优化的起爆电压。

1 能量利用率的计算

本文主要研究了三点串联及两串、两两并联四点两种连接方式的能量利用率，通过测试收集了各个支路的爆发电流和爆发电压随时间的变化数据，利用Origin数值处理软件绘出爆发电压、爆发电流的时间曲线，以时间为x轴，爆发电流、爆发电压为y轴，典型图像如图1所示。

图1 爆发电压、爆发电流时间曲线Fig.1 The graph of exploding voltage and exploding current

对整个过程的爆发电压、爆发电流进行整合积分计算，所得出的阴影区面积为整个过程电容器在各个支路所放出的能量，典型图像如图2所示。

图2 爆发电压和爆发电流积分曲线Fig.2 The integral graph of exploding voltage and exploding current

将各个支路电容器所放能量相加，所得结果即为整个爆发过程中电容器对多点阵列爆炸箔爆炸所释放的能量。图1中在爆发时刻t1时爆发电压达到峰值电压，爆炸箔爆炸，此时所消耗的能量为桥箔起爆所需能量，后续的电容器能量释放没有用于桥箔的起爆中。将峰值爆发电压之前的爆发电压、爆发电流曲线进行积分，所得结果即为桥箔起爆所利用的能量，将各个支路所得结果相加得出桥箔爆炸所利用的总能量。将桥箔爆炸所利用的总能量除以电容器对多点阵列爆炸释放的总电能，所得结果即为多点阵列的能量利用率。