侯晓静，黄少波，唐顺厚

（1.中国空空导弹研究院，河南 洛阳，471009；2.兵装204厂，四川 成都，610106）

点火器属于典型的火工品，是长期贮存、一次性使用的产品，自然贮存条件下短期内很难暴露出缺陷，也很难得到有效的贮存寿命信息，一般采用加速寿命的试验方法来评估其贮存寿命[1-3]。张福光等人[1]对某导弹2类火工品定寿的影响因素进行了分析，研究结果表明，温度湿度是影响弹上火工品贮存寿命的重要因素。但火工品在贮存状态下多采取了密封措施，因此温度是火工品贮存寿命最主要的影响因素[1]。涂小珍等对某火工品贮存老化效应进行了分析研究，结果表明，火工品的单发作用时间、质量和药剂撞击感度在老化试验中受温度、湿度的影响较大[3]。

本研究的点火器采用了防潮密封设计，又在温度40℃、相对湿度90%条件下进行了20个周期的温度-湿度试验，试验结果表明点火器防潮密封设计可靠，因此将贮存失效问题简化为受温度影响的单因素问题。

现行的火工品加速寿命试验方法有GJB 736.8-1990 火工品试验方法71℃试验法和GJB 736.13-1990 火工品试验方法加速寿命试验恒定温度应力试验法。两个方法相比较，71℃试验法由于已知加速系数，能以较少的试验数量获得产品的贮存寿命。因此，采用71℃试验法对点火器贮存寿命进行试验。

1 点火器组成及功能

点火器主要由本体合件、组合螺套、座体合件、装药合件、电连接器等组成，如图1所示。

图1 点火器结构示意图Fig.1 Schematic of igniter structure

点火器具有机械式点火保险装置，旋转隔板合件在驱动力的作用下，可以在保险状态和解除保险状态间进行功能切换。当旋转隔板处于保险状态时，电点火管与后续的电传火序列之间的传火通道被关闭，这时，即使电点火管意外发火，也不会点燃后续的装药合件；当旋转隔板处于解除保险位置时，传火通道被打开，电点火管与电传火序列之间可顺利实现点火和传火，这时的点火器能正常作用。

2 影响因素分析

点火器的主要结构件多采用金属材料，不存在贮存失效的情况，但还有一些功能性或辅助性零部件存在自然老化的失效模式，如本体合件中的电点火管、O形圈Ⅰ、O形圈Ⅱ、O形圈Ⅲ、环氧树脂胶粘剂、各型电线电缆套管，以及装药合件中的点火药柱管体、支架、垫片、衬垫、聚硫密封胶粘剂等。这些零部件对点火器的贮存寿命均存在不同程度的影响。影响点火器贮存寿命的因素分析见表1。

由表1可以看出：电点火管、O形圈Ⅰ、O形圈Ⅱ、药柱、管体是点火器的主要功能和结构部件，是影响点火器贮存寿命的主要因素，是加速寿命试验的验证重点；而O形圈Ⅲ、环氧树脂胶、支架、橡胶垫片、聚硫密封胶、衬垫等是点火器中的辅助性零部件，对点火器的贮存性能影响有限。

表1 影响因素分析表Tab.1 Analysis of influence factors

3 贮存寿命试验

3.1 试验方法

试验件按GJB 736.8-1990 火工品试验方法 71℃试验法分为28d和42d两个时间段进行加速寿命试验。

为验证点火器的功能和性能在加速寿命后是否能够满足要求，设计了转换次数试验、安全位置裕度试验、本体合件承压密封性试验和点火器叠加环境载荷及点火试验，最后根据点火试验结果，对灵敏参数进行t检验，如果灵敏度参数经过t检验后性能无显著性变化，则可以进行常温贮存期限的推算。

t检验方法：假设μ=μ0

式（1）中：t为统计量为样本灵敏参量值的算术均值标准差；μ0为试验前火工品灵敏参量值的算术均值，n为样本量。

μ0由大样本量求得，当时，否定μ=μ0的假设，说明发生了显著性变化，由GJB 736.8-1990附表B表1查出来f为t分布自由度，f=n-1，a为显著性水平。

3.2 转换次数试验

为了验证旋转隔板合件在贮存寿命后的转换能力是否符合要求，进行了转换次数试验。每个保温时间用本体合件3发，安装在空管体（不加装点火药柱等）上进行加速寿命试验，达到时间后先检测试验件的电阻、静摩擦力矩，再进行500次的转换次数试验，试验检测结果见表2。

由表2可以看出经过加速寿命试验的试验件的电阻变化在2mΩ之内，变化量很小；经过加速寿命试验后的静摩擦力矩变化在0.016N·m内；经过500次转换次数试验后的静摩擦力矩均有所减小，最大减小量为0.039 N·m，说明转换次数后旋转隔板合件由于磨损，静摩擦力矩变小，但测量值均在合格范围内，说明加速寿命试验后，点火器仍可以安全可靠地在保险状态和解除保险状态间进行功能切换。

表2 转换次数试验检测结果Tab.2 Switch times test result

3.3 安全位置裕度试验

为了验证旋转隔板合件在贮存寿命试验后是否能够有效防止意外发火，进行了安全位置裕度试验。每个保温时间用本体合件3发，安装在空管体（不加装点火药柱等）上进行加速寿命试验，达到时间后先检测试验件的电阻、静摩擦力矩，再进行70℃高温、-55℃低温、23℃常温各1发安全位置裕度试验，试验检测结果见表3。由表3可见，经过加速寿命试验的本体合件的电阻变化在3mΩ之内，变化量较小；经过加速寿命试验后的静摩擦力矩变化在0.01N·m之内，变化量较小；在随后进行的安全位置裕度试验中电点火管均可靠点火，但电点火管的发火未导致后续系列点火。说明加速寿命试验后，安全位置仍可以保证点火器的安全状态。

表3 安全位置裕度试验检测结果Tab.3 Results of safety position abundance test

3.4 本体合件承压密封性试验

为了验证O形圈Ⅰ、O形圈Ⅱ等有零部件在加速寿命试验后的密封效果，设计了本体合件承压密封性试验。每个保温时间用本体合件2发，进行加速寿命试验，达到时间后先检测试验件的电阻、静摩擦力矩，再进行承压密封性试验，试验检测结果见表4。

表4 本体合件承压密封性试验检测结果Tab.4 Results of noumenon endure test

由表4可见，经过加速寿命试验的试验件的电阻变化在2mΩ之内，变化量较小；经过加速寿命试验后的静摩擦力矩变化范围在0.014N·m之间，变化量较小；在随后进行的承压密封性试验中，对试验件通以20MPa的压缩空气并持续1min，气体无泄漏。说明加速寿命试验后本体合件的密封性能仍满足使用要求。

3.5 点火器叠加环境载荷及点火试验

为综合验证点火器在加速寿命后的结构及点火性能，进行了点火器叠加环境载荷及点火试验。每个保温时间用全状态的点火器10发，进行加速寿命试验，达到时间后先检测点火器的电阻、静摩擦力矩，然后依次进行冲击、振动、X射线照相，最后进行点火试验并测试p——t参数，42d贮存寿命试验后的电阻及静摩擦力矩检测结果见表5，全状态点火器叠加环境载荷后的灵敏参量记录见表6。从表5可见，经受42d加速寿命试验后的全状态点火器的电阻变化很小，在73mΩ以内；经过加速寿命试验后静摩擦力矩的变化在0.010N·m之内。加速寿命试验后对点火器进行了冲击、振动试验，通过试验后检测的结果看，电阻和静摩擦力矩均在合格范围内，随后进行了高温、低温、常温的点火试验并测量了灵敏参数，点火器均可靠发火，最大点火压强和工作时间均满足使用要求（最大点火压强要求在0.3～0.7MPa，工作时间要求在80～120 ms）。

表5 点火器42d贮存寿命试验后检测结果Tab.5 Result of igniter after 42d accelerated life test

表6 点火器叠加环境载荷后的灵敏参量值Tab.6 The sensitivity parameters of igniter after environmental loading

3.6 灵敏参量t检验

按GJB 736.8-1990的规定对灵敏参量最大点火压强和工作时间进行显著性检验。

μ0由大样本量61发求得，根据表6中28d和42d试验结果和式（1），得出灵敏参量最大点火压强和工作时间的平均值、标准值及统计量，根据GJB 736.8-1990附表B表1中查出a为0.05时，分布自由度t∂为2.262，计算值与查表值见表7。从表7中可以看出，28d和42d的加速老化试验后值更大，说明42d试验后灵敏参量的性能变化较大。两组数据均成立，因而μ=μ0假设成立，说明经过加速寿命试验后点火器的性能无显著性变化，进行常温贮存期限的推算，得到对应的常温下21℃的贮存时间为10a和16a。

表7 灵敏参量数据对照表Tab.7 Contrast of the sensitivity parameters

4 结论

点火器进行了28d和42d的71℃加速寿命试验，经过t检验灵敏度参数没有显著性变化，推算到常温21℃的贮存时间为10a和16a。通过对贮存后的点火器进行转换次数、安全位置、承压性能试验并叠加环境载荷后的点火试验，进一步考核了点火器工作的可靠性。本文提出的点火器寿命评估和试验方法，可为科学地评估同类产品的贮存寿命提供参考。

[1]张福光,崔旭涛,洪亮.导弹火工品贮存寿命的影响因素分析[J].装备环境工程,2011( 6):24-27.

[2]张亚,安晓红.火工品贮存寿命评估方法研究[J].弹箭与制导学报,2006(2):74-76.

[3]涂小珍,李敬明,韦兴文,等.某火工品贮存老化效应分析研究[J].含能材料, 2008( 5):539-542.

[4]涂小珍,李敬明,王培,等.某火工品老化性能评估研究[J].含能材料, 2010( 2):209-212.

[5]王凯民.军用火工品设计技术[M].北京:国防工业出版社, 2006.

[6]GJB 736-1990 火工品试验方法研究[S].国防科学技术工业委员会,1990.