王雨時

(南京理工大學(xué)機械工程學(xué)院,江蘇 南京 210094)

0 引言

引信爆炸序列設(shè)計以爆炸力學(xué)理論為基礎(chǔ)。但由于引信爆炸序列裝藥品種比較特殊,且用量較少,所以關(guān)于引信爆炸序列及其爆炸元件的設(shè)計理論和仿真研究目前都只能停留在定性指導(dǎo)階段,難以深入到定量指導(dǎo)的程度。引信爆炸序列及其爆炸元件的設(shè)計、應(yīng)用和故障分析,更多依賴于試驗研究和試驗驗證。由于對引信爆炸序列及其爆炸元件的可靠性要求比較高,并且引信爆炸序列及其爆炸元件試驗是一次性的破壞試驗,所以引信爆炸序列及其爆炸元件試驗,包括在引信系統(tǒng)和彈藥系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用試驗,所需樣本量大、周期長、成本高。因而借鑒國外引信爆炸序列設(shè)計經(jīng)驗,顯得尤為珍貴和必要。本文以北約主要是美國引信和爆炸元件產(chǎn)品手冊提供的信息為基礎(chǔ),結(jié)合引信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和原理,分析引信爆炸序列及其爆炸元件設(shè)計、性能和應(yīng)用現(xiàn)狀,涉及針刺火帽、撞擊火帽、電爆管、針刺雷管、電雷管、火焰雷管、接力管、延期管、導(dǎo)爆管、傳爆管和作動器。

文獻[1—4]披露了北約現(xiàn)役引信約240種型號產(chǎn)品爆炸序列和爆炸元件不完整信息。本文以此為基礎(chǔ)進行分析和綜述。限于篇幅,這些信息不在此列出。

1 北約引信首發(fā)爆炸元件設(shè)計綜述

1.1 關(guān)于火帽和電爆管

北約現(xiàn)役引信型號中作為爆炸序列首發(fā)爆炸元件的火帽有22種,其中針刺火帽15種,撞擊火帽7種。在此撞擊火帽并不是單指撞擊火帽本身,還包括其擊砧(火臺)。由于撞擊火帽結(jié)構(gòu)抗沖擊性較弱,故僅用于低發(fā)射過載的迫擊炮彈引信、火箭彈引信以及手榴彈引信,主要用來保證延期藥燃燒腔室的密閉性進而保證延期時間精度[5]。

這15種針刺火帽型號分別是BBU-19/B、M26、M56、M72、WOX-87A、M97、Mk102-1、T103、Mk120-1、Mk125-1、Mk158-1、PA515、11730630、11740375和488AS155,共配用于32種引信型號。平均每種針刺火帽配用于2.1種引信型號。適配引信比較多的是Mk125-1(7種)和Mk102-1(5種)。最大的是WOX-87A(MOX-87A),其外形尺寸是Φ6.15 mm×8.69 mm,內(nèi)裝120 mg NOL130和320 mg FA878藥劑;最小的是Mk102-1,其外形尺寸是Φ4.06 mm×2.54 mm,內(nèi)裝63 mg NOL130藥劑。感度最高的是Mk158(全發(fā)火條件:7.09 g落球,19.3 cm落高),感度最低的是T103和M56(全發(fā)火條件:113.4 g落球,7.62 cm落高)。全發(fā)火能量0.013 4～0.084 7 J。針刺火帽直徑尺寸范圍是4.06～7.67 mm、高度尺寸范圍是2.54～8.69 mm。針刺火帽感度試驗落球質(zhì)量有7.09 g、28.35 g、56.7 g和113.4 g,共4種。針刺火帽裝藥有NOL130、PA100、FA878和氮化鉛。其中有一種是針刺延期火帽,用于迫擊炮彈多選擇引信,延期時間0.05～0.15 s。其余均為針刺瞬發(fā)火帽,但無具體作用時間數(shù)據(jù)。除了第1種BBU-19/B和最后3種即11730630、11740375和488AS155未見到結(jié)構(gòu)之外,其余11種針刺火帽都采用了收口結(jié)構(gòu)。

上述7種撞擊火帽型號分別是M27、M29A1、M39A1、M42、M54、Mk101-3和Mk104,共配用于21種引信型號。平均每種撞擊火帽配用3種引信型號。適配引信比較多的是M39A1(8種)和M42(4種)。最大的是M39A1,其外形尺寸是Φ5.79 mm×8.89 mm,內(nèi)裝26 mg擊發(fā)藥;最小的是M54,其外形尺寸是Φ3.73 mm×2.69 mm,內(nèi)裝11 mg FA70藥劑。感度最高的是M29和M54(全發(fā)火條件:56.7 g落球,20.32 cm落高),感度最低的是Mk101-3(全發(fā)火條件:113.4 g落球,24.13 cm落高),全發(fā)火能量0.113～0.268 J。撞擊火帽直徑尺寸范圍是3.73～7.11 mm、高度尺寸范圍是2.69～8.89 mm?；鹈备卸仍囼灺淝蛸|(zhì)量有55 g、56.7 g和113.4 g,共3種。火帽裝藥有NOL60、FA70、PA101、擊發(fā)藥(氯酸鉀37.0%、硫氰酸鉛38.0%、硝酸鋇8.7%、玻璃粉10.5%、梯恩梯5.8%)和斯蒂芬酸鉛。均為撞擊瞬發(fā)火帽,但無具體作用時間數(shù)據(jù)。

撞擊火帽M39A1結(jié)構(gòu)外有凸緣、內(nèi)有收口。撞擊火帽M27和Mk101-3結(jié)構(gòu)外有凸緣、內(nèi)無收口。撞擊火帽M29A1、M42、M54和Mk104結(jié)構(gòu)外無凸緣、內(nèi)無收口。

與針刺火帽相比,撞擊火帽的最高發(fā)火感度大約低一個數(shù)量級。針刺火帽和撞擊火帽外形尺寸相近,裝藥一般都是一種(針刺藥或擊發(fā)藥)或兩種(針刺藥或擊發(fā)藥外加氮化鉛)。

美軍引信爆炸元件型號不按爆炸元件類型編排。早期按軍種編序,后期按公司編序或直接給出圖號(似是依序編排)。個別命名有混亂現(xiàn)象,如M55,既是電爆管編號,也是針刺火帽、針刺雷管和火焰雷管的編號。

從引信爆炸元件編號看,引信針刺火帽一直在發(fā)展中,但引信撞擊火帽的發(fā)展已經(jīng)基本停滯。撞擊火帽發(fā)火感度是用落球直接打擊進行試驗的。

未見北約現(xiàn)役引信型號中直接應(yīng)用電點火頭。北約現(xiàn)役引信型號中作為爆炸序列首發(fā)爆炸元件應(yīng)用了3種電爆管(電點火管),分別是Mk124、Mk134和Mk148。其中前兩種的全發(fā)火能量為0.000 3 J和0.000 06 J。

1.2 關(guān)于針刺雷管

北約現(xiàn)役引信型號中作為爆炸序列首發(fā)爆炸元件應(yīng)用了29種針刺雷管型號,分別是Mk18Mod1、M22、Mk23(Mk23-1)、M24、Mk25Mod1、Mk28、Mk28Mod1、M29、M42、M44、Mk44(Mk44Mod1)、M47、M50、M55、M57A2、M58、M59、M61、M63、M76、M94、Mk95、M98、M99、PA501、5558121、9384806、11005146和11834324,共配用于95種引信型號。平均每種針刺火帽配用于3.3種引信型號。適配引信比較多的是M55(22種)和M24(6種)。最大的是M50,其外形尺寸是Φ6.12 mm×18.80 mm,內(nèi)裝105 mg PA100、250 mg氮化鉛和510 mg黑索今;最小的是Mk95,其外形尺寸是Φ3.68 mm×3.63 mm,內(nèi)裝18 mg NOL130、55 mg氮化鉛和19 mg黑索今。感度最高的是M55(全發(fā)火條件:7.09 g,7.62 cm落高),感度最低的是M44(全發(fā)火條件:226.8 g,38.1 cm落高),全發(fā)火能量0.005 3～0.847 J。針刺雷管直徑尺寸范圍是2.22～6.12 mm、高度尺寸范圍是3.63～12.06 mm。針刺雷管感度試驗落球質(zhì)量有7.09 g、28.35 g、56.7 g、113.4 g和 226.8 g,共5種。

針刺雷管裝藥一般是兩種(針刺藥和起爆藥)或三種(針刺藥、起爆藥和猛炸藥)。其中起爆藥都是氮化鉛。針刺藥有NOL130、PA100、AN#6和7258855針刺藥,共4種,與針刺火帽的基本相同。而猛炸藥在早期型號中都是特屈兒,在晚期型號中都是黑索今。

針刺雷管直徑尺寸、全發(fā)火感度與針刺火帽的相近,高度尺寸略大于針刺火帽。除M76外,其余所有針刺雷管均為針刺瞬發(fā)雷管,但無具體作用時間數(shù)據(jù)。M76的延期時間是38～62 ms。針刺雷管威力采用鋼塊凹痕或鉛板炸孔直徑來評定,一般采用平均值或最小值,也有同時要求的。美軍評定雷管威力的鉛板厚度一般是3.42 mm。

M55的外形尺寸略大于上述Mk95,其內(nèi)裝藥略少于Mk95裝藥(15 mg NOL130、51 mg氮化鉛、19 mg黑索今)。因而M55的威力略小于Mk95。

在針刺雷管中,威力和外形尺寸均最小的是應(yīng)用于25 mm口徑榴彈彈頭引信M758的9384806,其裝藥量為7 mg NOL130、15 mg氮化鉛和16 mg黑索今。而應(yīng)用于40 mm口徑榴彈引信FMU-154/B和30 mm破甲彈引信M759的11834324外形與其相同,威力與其相近,其裝藥為5.5 mg 混合針刺藥、14 mg氮化鉛和16.5 mg黑索今。

在美軍現(xiàn)役引信型號中作為首發(fā)爆炸元件的29種針刺雷管中,除4種結(jié)構(gòu)不詳以及Mk18Mod1、Mk28和Mk28Mod1可能采用了敞口結(jié)構(gòu)以外,其余22種雷管均采用了收口結(jié)構(gòu)。在已知裝藥成分的26種針刺雷管中,有3種無猛炸藥裝藥,只以氮化鉛作為輸出裝藥。

用于M758引信的9384806針刺雷管以及用于M759引信和FMU-154/B引信的11834324針刺雷管,外形尺寸均為Φ2.22 mm×6.76 mm,全發(fā)火感度均為0.008 8 J,裝藥結(jié)構(gòu)、品種和質(zhì)量也相近,但威力描述差異較大。其中前者驗證塊凹痕深度最小0.30 mm、平均不低于0.89 mm,而后者是通過5.08 mm空氣隙后鋼塊最小凹痕深度為0.64 mm。單從驗證塊凹痕深度對比,其威力不低于M55針刺雷管。這兩種雷管是目前已知直徑最小的針刺雷管,其受到限制難以加大的針刺敏感區(qū)直徑并未影響引信發(fā)火機構(gòu)針刺發(fā)火正確性,并且具有較高的遠距離起爆能力。

1.3 關(guān)于電雷管

美軍現(xiàn)役引信型號中作為首發(fā)爆炸元件應(yīng)用了15種電雷管。這15種電雷管型號分別是T20E1、M48、M62、Mk63、M65、M69、Mk71、Mk71-1、T75、M84、M95、Mk96、M100、Mk100、PA537和5620036,共配用于56種引信型號。平均每種電雷管配用于3.7種引信型號。適配引信比較多的是M100(10種)和M84(7種)。最大的是Mk100,其外形尺寸是Φ7.24 mm×13.59 mm,內(nèi)裝100 mg斯蒂芬酸鉛、125 mg氮化鉛和140 mg太安;最小的是M100,其外形尺寸是Φ2.54 mm×6.35 mm,內(nèi)裝0.8 mg斯蒂芬酸鉛、14 mg氮化鉛和16 mg奧克托今。感度最高的是M95(全發(fā)火條件:0.004 μF,100 V),感度最低的是Mk71和Mk100(全發(fā)火條件:1 μF,38.5 V),全發(fā)火能量0.000 02～0.000 741 J。電雷管直徑尺寸范圍是2.54～7.24 mm、高度尺寸范圍是6.35～13.59 mm。針刺雷管感度試驗電容有0.002 2 μF、0.004 μF、0.04 μF、0.25 μF、0.4 μF、1 μF、16 μF和100 μF,共8種。電雷管裝藥一般是兩種(特殊氮化鉛和猛炸藥)或三種(斯蒂芬酸鉛、氮化鉛和猛炸藥)。猛炸藥裝藥,除了小尺寸的M100用奧克托今,其余全是太安。電雷管直徑尺寸與針刺雷管相近,高度尺寸略大于針刺雷管。這些電雷管均為瞬發(fā)電雷管,作用時間5～120 μs。電雷管威力評定與針刺雷管的相同。有些電爆管和電雷管要求應(yīng)用時要屏蔽射頻。

2 北約引信接力和延期爆炸元件設(shè)計綜述

2.1 關(guān)于火焰雷管

美軍現(xiàn)役引信型號中應(yīng)用了24種火焰雷管型號,分別是M7、M17、Mk29、Mk33、M35、Mk37、Mk48、M49、Mk50、Mk50Mod1、M55和Mk59,共配用于84種引信型號。平均每種針刺火帽配用3.5種引信型號。適配引信比較多的是M17(19種)和Mk64(9種)。最大的是Mk106,其外形尺寸是Φ8.80 mm×14.63 mm,內(nèi)裝300 mg AIA點火藥、155 mg 延期藥、100 mg氮化鉛和62 mg黑索今;最小的是Mk64,其外形尺寸是Φ4.09 mm×4.14 mm,內(nèi)裝136 mg氮化鉛?；鹧胬坠芑鹧娓卸壬形戳炕己?多用特定針刺火帽在一定距離點燃?；鹧胬坠苤睆匠叽绶秶?.61～8.80 mm、高度尺寸范圍是2.41～15.19 mm。火焰雷管裝藥一般是一種(氮化鉛)或兩種(氮化鉛和猛炸藥),未見有斯蒂芬酸鉛用于提高火焰感度。在已知裝藥結(jié)構(gòu)的23種火焰雷管中,有7種只裝填了氮化鉛,有1種即Mk106在氮化鉛和黑索今基礎(chǔ)上加有300 mg AIA點火藥和155 mg 延期藥,其余15種裝藥均是氮化鉛加猛炸藥:早期(Mk64以前)是特屈兒,共有6種,個別的是黑火藥(M49),晚期(M80以后)是黑索今,共有5種,個別的是黑火藥(M87)?；鹧胬坠苤睆匠叽绫柔槾汤坠芎碗娎坠艿亩即?高度尺寸范圍也比針刺雷管和電雷管的略大。除Mk106是延期雷管外,這些火焰雷管均為瞬發(fā)火焰雷管,但無作用時間數(shù)據(jù)?；鹧胬坠芡υu定與針刺雷管的相同。在已知裝藥成分的21種火焰雷管中,有7種無猛炸藥裝藥,只以氮化鉛作為輸出裝藥。單從文獻[3]給出的結(jié)構(gòu)簡圖看似乎美國有火焰雷管采用了輸入端蓋片密封結(jié)構(gòu)。

2.2 關(guān)于接力管

接力管又稱接力藥管或接力元件,英文relay,有人翻譯成繼爆管,是一種外形尺寸接近于火帽大小的敏感爆炸元件,內(nèi)裝氮化鉛,用于中繼敏感爆炸元件之間的火焰或微弱爆轟,特別是延期元件與雷管之間的弱爆轟傳遞。MIL-STD-320和MIL-STD-320A均將接力管視為與火帽、雷管地位平等的標(biāo)準(zhǔn)主體,但相對應(yīng)的GJB 862和GJB 862A卻去掉了接力管。《兵器工業(yè)科學(xué)技術(shù)辭典·火工品與煙火技術(shù)》[6]有接力管詞條,但《火工品綜合技術(shù)手冊》[7]未見有接力管。個別火工品工廠產(chǎn)品手冊雖然列入有隨技術(shù)引進而來的接力管,但卻與導(dǎo)、傳爆管合在一類中,并且還有所謂的“接力管”內(nèi)裝猛炸藥,實質(zhì)上是傳爆管被誤稱為接力管。正確認(rèn)識和接受“接力管”概念,有助于對火工品和引信安全生產(chǎn)與研發(fā)進行規(guī)范的管理,也有利于引信隔爆安全性設(shè)計。

作為參考,美軍最小尺寸的接力管是M1型,直徑3.12 mm,裝有氮化鉛32 mg。美軍M6型接力管,直徑3.12 mm,收口前高度4.11 mm,裝有氮化鉛64 mg。美軍M7型接力管,直徑5.41 mm,高度2.54 mm,裝有氮化鉛93 mg,配用于M739等10種引信型號。

2.3 關(guān)于延期元件

Mk83Mod0引信由延期電爆管Mk134-0實現(xiàn)2.5～6.5 ms的作用延期,M567引信由針刺延期雷管M76實現(xiàn)38～62 ms的作用延期,而M734和M734A1引信由針刺延期火帽11730630實現(xiàn)50～150 ms的作用延期。除此之外,北約大多數(shù)制式引信的觸發(fā)延期作用都是靠撞擊火帽、密閉泄壓空腔、延期藥和火焰雷管(接力管)組成機械結(jié)構(gòu)的延期元件實現(xiàn)的。30種延期性能數(shù)據(jù)較為齊全的制式引信延期元件,延期時間從Mk420引信延期壓力藥筒組件的300 μs±100 μs到T6E4引信的11～17 s。其中延時精度最好的是Mk14-0引信,延時8.55～9.72 s,相當(dāng)于相對誤差±6.4%。而延時誤差比較大的是M53引信,延時1.8～6.0 s,相當(dāng)于相對誤差±54%。延時在通常認(rèn)為靠火工技術(shù)實現(xiàn)難度較大的、10 ms以內(nèi)的,有Mk17-0撞擊延期元件(1 ms)、FMU-130/B引信延期元件(1 ms和10 ms)、Mk407-1引信延期元件(5～11 ms)。其中Mk420引信延期壓力藥筒組件由M42C撞擊火帽和15 mg Winchester 748號球形藥以及不銹鋼殼體組成,直徑5.59 mm、長度9.78 mm。其撞擊全發(fā)火感度是落球56.7 g、落高25.4 cm。

T6E4延期元件配用于M906引信,直徑24.77 mm,長度39.24 mm,由M42撞擊火帽、M7接力管和鋯點火藥(350 mg)、三級延期藥(初級2 800 mg、中間2 400 mg、終級1 480 mg)、發(fā)火藥(125 mg)以及鋁合金外殼等組成。撞擊全發(fā)火感度是2 880 g·cm。裝藥具體結(jié)構(gòu)不詳。

Mk14-0針刺延期元件配用于Mk182引信和Mk183引信,直徑11.05 mm、長度34.54 mm,由Mk102-1針刺火帽、Mk58-0火焰雷管和鋯點火藥F33B(185 mg)、延期藥NOL D5(1 800 mg)以及黃銅殼體等組成,殼體較厚。Mk58-0火焰雷管只裝有55 mg氮化鉛,相當(dāng)于接力管。Mk102-1針刺火帽裝有63 mg 的NOL130針刺藥, 全發(fā)火感度為落球56.7 g、落高8.89 cm。

Mk17-0撞擊延期元件直徑4.09 mm、長度9.65 mm,由擊發(fā)藥(20 mg)、延期藥(280 mg)、氮化鉛(20 mg)以及不銹鋼殼體等組成。

F/Mk407-1引信延期元件配用于Mk407-1引信和Mk401-2引信,直徑10.19 mm、長度11.35 mm,由NOL 130針刺藥(21 mg)、堿式斯蒂芬酸鉛(16 mg)、氮化鉛(10 mg)、FA878(164 mg)以及不銹鋼殼體等組成,殼體較厚。由Mk120針刺火帽或Mk407-1針刺雷管引發(fā)。

3 北約引信導(dǎo)、傳爆管設(shè)計綜述

3.1 關(guān)于導(dǎo)爆管設(shè)置

絕大多數(shù)引信都設(shè)置有導(dǎo)爆管。極少數(shù)沒有導(dǎo)爆管的引信,多屬于以下幾種情況:

1) 敏感直列爆炸序列,由雷管近距離直接引爆傳爆藥,如FMU-7B/B,C/B引信以M31A1雷管引爆其后與其直列的12 g特屈兒傳爆藥,M404A2引信以M41針刺雷管引爆其后與其直列的4.88 g特屈兒傳爆藥;或由火帽直接引燃黑火藥材質(zhì)的傳火藥(拋射藥),如M65A1引信以M39A1撞擊火帽引燃其后與其直列的2.59 g黑火藥,M155A1引信以M26火帽引燃其后與其直列的7.76 g黑火藥;或雷管就是爆炸序列的最后輸出,如M571引信;除M571引信配用榴霰彈只需拋開箭式霰彈而不需要起爆炸藥裝藥外,其他的敏感直列爆炸序列引信發(fā)射過載都較低,最大的是M65A1,只有6 000g。

2) 敏感錯位爆炸序列,由雷管直接引爆敏感的傳爆藥,如美國20～30 mm口徑炮彈引信M505A3以M57A2針刺雷管引爆0.31 g奧克托今或黑索今傳爆藥,德國20 mm口徑炮彈引信DM221以DM1049針刺雷管引爆奧克托今傳爆藥,德國20 mm口徑炮彈引信DM771B1以DM1067針刺雷管引爆奧克托今傳爆藥,美國81 mm口徑迫擊炮彈引信M532以M84電雷管引爆8.3 g黑索今傳爆藥。多見于隔爆安全性與傳爆可靠性矛盾比較突出的場合,如小口徑彈引信?；蛴衫坠芑蚧鹈敝苯右舾械膫骰鹚?如Mk66Mod1引信以Mk48Mod0雷管引發(fā)傳火管內(nèi)作為拋射裝藥的6.7 g黑火藥,M772引信和M776引信以DM1029雷管分別引發(fā)傳火管內(nèi)作為拋射藥裝藥的4.86 g和2.96 g黑火藥,FMU-88/B引信以488AS144雷管引發(fā)作為彈射裝藥的2.75 g黑火藥,MT381引信以M49火焰雷管引發(fā)傳火管內(nèi)5 g黑火藥,M907E2引信和M930E1引信以M72火帽引發(fā)傳火管內(nèi)6.18 g黑火藥,XM768引信和XM769引信以M39A1撞擊火帽分別引發(fā)傳火管內(nèi)4.8 g或2.59 g黑火藥。多見于特種彈引信。

3) 個別錯位爆炸序列的小口徑炮彈引信,未設(shè)置導(dǎo)爆管,雷管能夠引爆許用非敏感傳爆藥,如意大利40 mm口徑高炮榴彈引信AJV331以DM1030A3雷管引爆1.5 g特屈兒傳爆藥。

此外,美國標(biāo)槍導(dǎo)彈引信應(yīng)用裝有222 mg六硝基茋的爆炸箔起爆器直接起爆27 g傳爆藥PBXN-5(相當(dāng)于聚奧-9),沒有設(shè)置導(dǎo)爆管。M412A2引信傳爆藥為5.6 g A-5或PBXN-5,無導(dǎo)爆管(藥),具體傳爆結(jié)構(gòu)不詳。

3.2 許用導(dǎo)爆藥的應(yīng)用,導(dǎo)爆藥藥量、密度和導(dǎo)爆管結(jié)構(gòu)

MIL-STD-1316《引信安全性設(shè)計準(zhǔn)則》各版本的許用導(dǎo)、傳爆藥,在制式引信導(dǎo)爆藥中得到廣泛應(yīng)用的有特屈兒、PBXN-5、CH-6(相當(dāng)于聚黑-6)和A-5(相當(dāng)于鈍黑-5)。其中應(yīng)用特屈兒的是早期型號。個別引信型號還應(yīng)用有PBX9407和PBXN-301。其中PBXN-301以太安為基,在MIL-STD-1316《引信安全性設(shè)計準(zhǔn)則》F版本中才被增列為許用導(dǎo)、傳爆藥[8]。

Mk18Mod0-7、Mk42Mod0-3和Mk71Mod11-12引信,導(dǎo)爆藥為70 mg特屈兒或100 mg PBXN-5,說明特屈兒的裝藥密度大約是PBXN-5的70%。

M720引信導(dǎo)爆管內(nèi)特屈兒裝藥密度是1.55～1.65 g/cm3,在特屈兒導(dǎo)爆藥中變化范圍最小。而M904E3引信導(dǎo)爆管內(nèi)特屈兒裝藥密度是1.45～1.60 g/cm3,在特屈兒導(dǎo)爆藥中變化范圍最大。M763引信用導(dǎo)爆管內(nèi)的PBXN-5密度是1.70～1.80 g/cm3,M734引信用導(dǎo)爆管內(nèi)的PBXN-5密度是1.60～1.70 g/cm3,在PBXN-5導(dǎo)爆藥中變化范圍最大。M764引信用導(dǎo)爆管內(nèi)的PBXN-5密度是1.65～1.70 g/cm3,在PBXN-5導(dǎo)爆藥中變化范圍最小。Mk330-2、FMU-111/B和Mk3-5引信導(dǎo)爆管Mk12-2、Mk330-2引信導(dǎo)爆管Mk13-1的CH-6裝藥密度為1.6 g/cm3。Mk13-2安全和解除隔離裝置以及M145安全和解除隔離裝置用Mk14-0、Mk16-0導(dǎo)爆管的CH-6裝藥密度均為1.64 g/cm3。Mk53-0引信導(dǎo)爆管Mk17-0的CH-6裝藥密度為1.66 g/cm3。M438引信用導(dǎo)爆藥是密度1.60～1.70 g/cm3的CH-6。M423引信用導(dǎo)爆藥是密度1.60～1.68 g/cm3的A-5,在A-5導(dǎo)爆藥中變化范圍最小。M509A2引信用導(dǎo)爆藥是密度1.60～1.70 g/cm3的A-5,在A-5導(dǎo)爆藥中變化范圍最大。M564引信用導(dǎo)爆管PA518內(nèi)的A-5密度是1.63 g/cm3。

Mk330-2、FMU-111/B和Mk3-5引信導(dǎo)爆管Mk12-2輸出端有一內(nèi)凹的錐形聚能窩,在鋼板上能形成深度不低于13.97 mm的凹坑。Mk16-0導(dǎo)爆管輸出端有一內(nèi)凹的錐形聚能窩,在鋼板上能形成深度不低于2.21 mm的凹坑;Mk14-0導(dǎo)爆管輸出端有一內(nèi)凹的圓柱形聚能窩,其直徑和高度均約為4 mm,能經(jīng)2.29 mm間隙并穿過2.03 mm厚鋼板在鋼塊上產(chǎn)生深度不低于1.27 mm的凹坑。

大部分導(dǎo)爆管都給出了壓藥壓力數(shù)值,說明這些導(dǎo)爆管裝藥都是定壓壓制。少部分導(dǎo)爆管未給出裝藥壓制壓力,卻給出了裝藥密度范圍或裝藥密度,M774引信還給出了導(dǎo)爆藥藥量范圍38 mg±1 mg,說明這些導(dǎo)爆管裝藥的壓制工藝有可能是定容壓制而非定壓壓制。

幾乎所有引信的導(dǎo)爆藥都是壓制在專門導(dǎo)爆管殼體內(nèi),未見直接裝入引信結(jié)構(gòu)件盲孔內(nèi)。有半數(shù)以上的導(dǎo)爆管采用了收口封閉結(jié)構(gòu),有助于防止引信內(nèi)部雷管、火帽竄火形成潛在傳火通路引燃或引爆導(dǎo)爆藥。

由文獻[3]知58種現(xiàn)役引信導(dǎo)爆管外形尺寸,其長徑比為0.35～5,平均1.94;直徑為3.15～10.64 mm,平均4.96 mm;長度1.98～30.86 mm,平均9.53 mm。其中最小體積的導(dǎo)爆管是Mk52-0引信位于引信體上的導(dǎo)爆管,外形尺寸為 Φ3.61 mm×4.01 mm,裝有70 mg特屈兒;最大體積的導(dǎo)爆管是應(yīng)用于FMU-94/B、FMU-125/B和Mk383-0引信的Mk19-0導(dǎo)爆管,其外形尺寸為Φ10.64 mm×16.05 mm,裝有2 g的CH-6。這58種現(xiàn)役引信導(dǎo)爆管外形尺寸均不符合MIL-STD-320或MIL-STD-320A《引信用爆炸元件的術(shù)語、尺寸和材料》關(guān)于導(dǎo)爆管外形尺寸的規(guī)定。從傳爆結(jié)構(gòu)上看,導(dǎo)爆管直徑與雷管直徑密切相關(guān),略大于其施主雷管的直徑。導(dǎo)爆管外形尺寸和藥量變化范圍均不太大。這些導(dǎo)爆管外形大多數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)圓柱形,少部分是準(zhǔn)圓柱形。在少部分的準(zhǔn)圓柱形當(dāng)中,個別的圓柱形一端有凸頭(階梯圓柱形)、球頭圓錐、內(nèi)凹聚能窩、內(nèi)凹圓柱盲孔或球缺狀凸起。在未采用收口封閉結(jié)構(gòu)的導(dǎo)爆管中,多數(shù)采用了翻邊凸緣結(jié)構(gòu)。

3.3 關(guān)于傳爆藥和傳爆管

文獻[1]中的導(dǎo)爆管(lead)和傳爆管(booster)概念,與文獻[9]的定義不符:如下4個例子都是只有一級鈍感直列爆炸元件的小口徑彈引信[1]:

FMU-154/B引信的最末一級鈍感爆炸元件,文獻[1]稱為spitback lead assembly;FMU-154A/B引信的最末一級鈍感爆炸元件,文獻[1]稱為booster。而FMU-154/B引信和FMU-154A/B引信配用相同,均是PGU-9A/B榴彈。

M533引信的最末一級鈍感爆炸元件,文獻[1]稱為lead;M533引信配用于M383、M384和M677榴彈,未見這三種榴彈中設(shè)置有傳爆管。

M549引信的最末一級鈍感爆炸元件,文獻[1]文字說明和插圖上均為spitback booster,表格中卻稱為spitback lead;另有文獻將其標(biāo)注為booster charge或spitback charge。但未見其所配用的M430和M430A1破甲彈上有專門的傳爆藥裝藥。

M758引信和M759引信的最末一級鈍感爆炸元件,文獻[1]稱為lead;M758引信配用于M792榴彈,該榴彈內(nèi)未見有傳爆藥裝藥。

除上述4例外,標(biāo)記有導(dǎo)爆管而無傳爆管的引信還有:F/M2和F/XM4型可選擇輕型攻擊彈藥安全和解除隔離裝置(PBXN-5和PBXN-301)、M577和M577A1(PA510導(dǎo)爆管,258 mg黑索今)、M724(PBXN-5導(dǎo)爆藥316 mg)、M762和M762A1(PBX9407導(dǎo)爆藥168 mg)、M764(PBXN-5導(dǎo)爆藥65 mg,傳爆管在戰(zhàn)斗部內(nèi))、M774(PBXN-5導(dǎo)爆藥38 mg,傳爆管在戰(zhàn)斗部內(nèi))、XM780(PBXN-5導(dǎo)爆藥36 mg,傳爆管在戰(zhàn)斗部內(nèi))、F/Mk1Mod0(特屈兒135 mg)、FMU-95/B(特屈兒165 mg)、FMU-83/B(導(dǎo)爆管Mk8Mod0)、FMU-136/B(導(dǎo)爆管Mk12Mod1)、M445/M447/XM451(CH-6導(dǎo)爆藥740 mg)、Mk79Mod0(CH-6導(dǎo)爆藥183 mg,傳爆管在戰(zhàn)斗部內(nèi))、M811(黑索今導(dǎo)爆藥500 mg)、F/M692/M731炮射防步兵地雷引信(PBXN-5導(dǎo)爆藥19 mg,傳爆管在地雷內(nèi))、F/M718/M741和F/M718A1/M741A1炮射防坦克地雷引信(導(dǎo)爆管PA512/PA513/PA514,傳爆管在地雷內(nèi))。在這些引信中,M811由導(dǎo)爆管直接引爆主裝藥。而M445、M447、XM451、M577、M577A1、M724、M762和M762A1引信均是配特種彈的“點火引信”,不需要引爆功能。M577和M577A1引信在底部旋上傳爆管就分別變成了起爆引信M582和M582A1,M724引信在底部旋上傳爆管就變成了起爆引信Mk423,M762和M762A1引信在底部旋上傳爆管就分別變成了起爆引信M767和M767A1。

由上可見,在文獻[1]中,似乎傳爆管不限屬于引信,已經(jīng)外延到戰(zhàn)斗部上了。引信的最末一級鈍感爆炸元件,可以是傳爆管,也可以是導(dǎo)爆管。如何區(qū)分,可能主要取決于結(jié)構(gòu):似乎殼體結(jié)構(gòu)呈管狀易于標(biāo)準(zhǔn)化的就是導(dǎo)爆管(如M549和M758),戰(zhàn)斗部內(nèi)還有一級傳爆管的也是導(dǎo)爆管(如M759引信),結(jié)構(gòu)復(fù)雜如有封口螺紋的就是傳爆管(如M505A3引信)。

傳爆管設(shè)計,主要是藥量設(shè)計,取決于戰(zhàn)斗部裝藥引爆需求。傳爆管直徑和殼體結(jié)構(gòu),則與引信封口結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。在直徑基本確定后,傳爆藥柱高度就主要取決于傳爆藥裝藥密度和裝藥量了。

傳爆管殼體結(jié)構(gòu)通常不再是簡單的圓柱管結(jié)構(gòu),而是在外表面設(shè)有連接螺紋即封口螺紋,直徑和高度尺寸及其分布也較大。

常規(guī)引信傳爆藥應(yīng)用的多是經(jīng)濟型炸藥,如限用的特屈兒,以黑索今為基的許用傳爆藥A-5、CH-6和PBXN-5以及非許用的黑索今、奧克托今和黑火藥。其中奧克托今和以奧克托今為基的PBXN-5應(yīng)用較少,可能與成本較高有關(guān)。其他一些許用傳爆藥,如二氨基六硝基聯(lián)苯(DIPAM)和六硝基茋以及以黑索今為基的PBXN-6,未見在常規(guī)引信中有應(yīng)用。有個別引信型號應(yīng)用了PBXN-7和LX14作為引信傳爆藥,而這兩種混合炸藥直到MIL-STD-1316《引信安全性設(shè)計準(zhǔn)則》F版本才被增列為許用導(dǎo)、傳爆藥[8]。

在本文研究的240種北約現(xiàn)役引信產(chǎn)品型號中,大多數(shù)的傳爆藥與導(dǎo)爆藥裝藥型號相同,少數(shù)引信型號的導(dǎo)爆藥型號與傳爆藥型號不同。如Mk71Mod15、Mk404Mod0,1,2、Mk417Mod0,1、Mk418Mod0和M732的導(dǎo)爆藥是PBXN-5,而傳爆藥是CH-6;Mk423Mod0、M734、M734A1、M745、M767和Mk420Mod0的導(dǎo)爆藥是PBXN-5,而傳爆藥是A-5;M230的導(dǎo)爆藥是PBXN-5,而傳爆藥是LX-14;M557和M720E1的導(dǎo)爆藥是CH-6,而傳爆藥是A-5;M767和M767A1的導(dǎo)爆藥是PBX9407,而傳爆藥分別是A-5和PBXN-5;FMU-143E/B的導(dǎo)爆藥是CH-6,而傳爆藥是PBXN-7;Mk93Mod0、M414A1的導(dǎo)爆藥是特屈兒,而傳爆藥是CH-6;PPD324-B3、AJV169的導(dǎo)爆藥是特屈兒,而傳爆藥是黑索今與蠟的混合物(A-3或A-4)。還有數(shù)種引信型號,導(dǎo)爆藥選用了特屈兒,而傳爆藥選用了黑索今。說明特屈兒、PBX9407、PBXN-5和CH-6適宜作為導(dǎo)爆藥,也可用作傳爆藥(在不考慮PBXN-5成本的前提下),而A-3、A-4、A-5、PBXN-7和LX-14不適宜作為導(dǎo)爆藥,但可以用作傳爆藥。由此也可以估計出這些傳爆藥的爆轟感度由高到低順序大概是:特屈兒、PBX9407、PBXN-5、CH-6。

從有較完整裝藥信息的約40種引信傳爆管看,其藥量范圍從M594引信的0.23 g到美國127 mm口徑加農(nóng)炮榴彈和發(fā)煙彈輔助起爆引信Mk379Mod1和Mk395Mod1的傳爆藥量的208 g。

相對于導(dǎo)爆管而言,傳爆管藥量及其體積變化范圍很大,主要取決于戰(zhàn)斗部裝藥量。傳爆藥密度與導(dǎo)爆藥密度接近,未發(fā)現(xiàn)有明顯偏大跡象;傳爆藥密度變化范圍甚至比導(dǎo)爆藥密度變化范圍小,可能與傳爆藥量較大因而密度受影響較小有關(guān)。傳爆藥的裝藥壓力從高到低排序為:PBXN-5、A-5、CH-6、特屈兒。與此對應(yīng),裝藥流散性和密度均勻性應(yīng)按此順序逐漸提高。這40種引信傳爆管,多數(shù)有裝藥壓力要求但無裝藥密度要求,少數(shù)有裝藥密度要求但無裝藥壓力要求,個別既有裝藥壓力又有裝藥密度要求,說明多數(shù)是采用定壓工藝壓制的。

從有殼體結(jié)構(gòu)的傳爆管看,大部分都設(shè)有加強帽類零件實現(xiàn)口部密封,同時可以防止在引信內(nèi)雷管或其他敏感爆炸元件意外發(fā)火情況下形成潛在傳火通路進而引燃或引爆傳爆藥。

有4種引信的傳爆管是在軍械庫組裝,如Mk71Mod11,12引信的傳爆管,Mk30、Mk73Mod8-11引信的傳爆管,Mk39、Mk90Mod1引信的傳爆管,Mk30Mod0引信以及Mk411Mod0引信的傳爆管。

3.4 關(guān)于特屈兒導(dǎo)、傳爆藥的應(yīng)用

美軍在正常采購的炮彈引信中已經(jīng)不再應(yīng)用特屈兒炸藥作為導(dǎo)、傳爆藥,與各個版本的MIL-STD-1316《引信安全性設(shè)計準(zhǔn)則》規(guī)定一致。但在子彈藥、航彈和火箭彈引信中,卻都有正常采購中的Mk1Mod0等10種引信型號繼續(xù)應(yīng)用特屈兒作為導(dǎo)爆藥和傳爆藥。而在英國、加拿大、德國、希臘、意大利、荷蘭和西班牙有FB342等二十多種引信型號繼續(xù)應(yīng)用特屈兒作為導(dǎo)爆藥和傳爆藥,其中包括炮彈引信。特屈兒仍是現(xiàn)役引信中占比最多的導(dǎo)、傳爆藥。

共有8種引信型號導(dǎo)爆藥用特屈兒,而傳爆藥用其他炸藥。如美國Mk93Mod0和M414A1引信傳爆藥用CH-6,加拿大和瑞典的Zonar57-80、意大利的FB40、FB378和TB40引信傳爆藥用黑索今,德國的PPD324-B3、意大利的AJV169引信傳爆藥用黑索今/蠟,說明特屈兒的爆轟感度比較好,適合作為導(dǎo)爆藥。

也有引信型號用特屈兒作為傳爆藥,用其他炸藥導(dǎo)爆藥,如美國M720E1引信傳爆藥為23.26 g特屈兒或A-5,而導(dǎo)爆藥是244 mg的CH-6。荷蘭DRAWIN引信傳爆藥是20 g特屈兒或黑索今,而導(dǎo)爆藥是152 mg太安。荷蘭NH7引信傳爆藥是45 g特屈兒,而導(dǎo)爆藥是140 mg太安。

在更換特屈兒導(dǎo)、傳爆藥的引信型號產(chǎn)品中,通常是以PBXN-5或A-5、CH-6代替特屈兒。如Mk18Mod0-7、Mk42Mod0-3、Mk71Mo11-12引信是以100 mg的PBXN-5替換70 mg特屈兒作為導(dǎo)爆藥,M125A1傳爆管是以等質(zhì)量的A-5替換特屈兒作為導(dǎo)、傳爆藥,Mk379Mo0-1、Mk395Mo0-1引信是以208 g的CH-6替換200 g特屈兒作為傳爆藥。

3.5 其他非許用導(dǎo)、傳爆藥的應(yīng)用

在美軍小口徑炮彈和榴彈發(fā)射器彈藥引信中,有7種型號的導(dǎo)、傳爆藥不是MIL-STD-1316《引信安全性設(shè)計準(zhǔn)則》各版本給出的許用導(dǎo)、傳爆藥(如表1所列),這可能與小口徑引信內(nèi)腔尺寸小、隔爆安全性與傳爆可靠性矛盾不容易得到解決有關(guān)。

表1 美軍7種小口徑炮彈和榴彈發(fā)射器彈藥引信導(dǎo)、傳爆藥(不是許用導(dǎo)、傳爆藥)

在這7種引信型號中,MIL-HDBK-145C標(biāo)注M550引信安全性標(biāo)準(zhǔn)滿足MIL-STD-1316B, 標(biāo)注M758引信安全性標(biāo)準(zhǔn)滿足MIL-STD-1316,標(biāo)注M505A3引信安全性標(biāo)準(zhǔn)不滿足MIL-STD-1316B。MIL-HDBK-145C未標(biāo)注M533、M549、M549A1和M551引信的安全性標(biāo)準(zhǔn)符合性。事實上M550和M758引信中的傳爆藥用黑索今不滿足MIL-STD-1316B以后的各個版本關(guān)于許用導(dǎo)、傳爆藥的規(guī)定。

美軍引信M65A1、Mk66Mod1、M84A1、Mk89Mod0、Mk342Mod0&1、Mk411Mod0、FMU-88/B、M772、M776、M155A1、M907E2、XM930E1和Mk193Mod0分別裝有6.04 g、6.7 g、4.86 g、10 g、2.59 g、36 g、2.75 g、4.86 g、2.96 g、7.76 g、6.18 g、6.18 g和10 g黑火藥,主要作為拋射藥;黑火藥是敏感藥劑[10-11],不滿足許用導(dǎo)、傳爆藥的感度規(guī)定。其中前5種引信和后6種引信,MIL-HDBK-145C標(biāo)注其安全性標(biāo)準(zhǔn)不滿足(或不執(zhí)行)MIL-STD-1316或MIL-STD-1316B或MIL-STD-1316C。而對于Mk411和Mod0FMU-88/B引信,MIL-HDBK-145C標(biāo)注其安全性標(biāo)準(zhǔn)滿足MIL-STD-1316或MIL-STD-1316B。事實上Mk411Mod0和Mod0FMU-88/B引信中的傳爆藥(黑火藥)并不滿足MIL-STD-1316B以后各個版本關(guān)于許用導(dǎo)、傳爆藥的規(guī)定。

美軍應(yīng)用黑索今作為導(dǎo)、傳爆藥的現(xiàn)役引信如表2所列。

表2 美軍現(xiàn)役引信應(yīng)用黑索今作為導(dǎo)、傳爆藥情況匯總

MIL-HDBK-145C標(biāo)注M577A1、M582、M582A1和M811引信安全性標(biāo)準(zhǔn)滿足MIL-STD-1316或MIL-STD-1316B。事實上M577A1、M582、M582A1和M811引信中的導(dǎo)爆藥(黑索今)并不滿足MIL-STD-1316B以后各個版本關(guān)于許用導(dǎo)、傳爆藥的規(guī)定。

如上所述,美國引信直列敏感裝藥多為黑火藥和黑索今。黑火藥的大量直列應(yīng)用,可能與對黑火藥的錯誤定位有關(guān),認(rèn)為其功能不是傳爆。事實上只要是直列的含能材料,就應(yīng)該有感度限定。MIL-STD-1901《火箭和導(dǎo)彈固體發(fā)動機點火系統(tǒng)安全性設(shè)計準(zhǔn)則》明確規(guī)定硼/硝酸鉀點火藥而不是黑火藥可以直列使用,就已說明問題。黑索今在引信中的直列使用,可能與MIL-STD-1316A《引信安全性設(shè)計準(zhǔn)則》以前的版本曾將黑索今列為許用傳爆藥有關(guān)。

與此對應(yīng),北約其他國家的引信直列裝藥也有不少敏感裝藥,如表3所列。這些引信中的敏感裝藥除了黑火藥、黑索今和奧克托今之外,還應(yīng)用了更為敏感的太安,這可能與其對《引信安全性設(shè)計準(zhǔn)則》的認(rèn)知程度或沒有類似于PBXN-5、CH-6以及我國聚黑-14等鈍感的混合型導(dǎo)、傳爆藥有關(guān)。

表3 北約國家現(xiàn)役引信應(yīng)用太安和黑索今作為導(dǎo)、傳爆藥情況匯總

加拿大DM93-1、DM93-2、DM111A4C1引信“傳爆藥”均是5 g黑火藥,它們分別配用于60 mm口徑迫擊炮C112型照明彈、81 mm口徑迫擊炮C105型照明彈和60 mm口徑迫擊炮C111型紅磷發(fā)煙彈。德國DM93引信裝有直列的2.9 g黑火藥作為拋撒藥。西班牙MT381引信裝有直列的5 g黑火藥作為拋撒藥。

從已有信息看不出在引信中有以標(biāo)準(zhǔn)鈍感藥劑硼/硝酸鉀取代黑火藥作為引信直列傳火藥或點火藥的趨勢。

4 北約引信產(chǎn)品非爆炸序列中爆炸元件即作動器應(yīng)用綜述

北約引信中的非爆炸序列爆炸元件主要是作為控制執(zhí)行器件的電作動器。

文獻[3]MIL-HDBK-777給出的、在MIL-HDBK-145C[1]中現(xiàn)役引信中得到應(yīng)用且信息比較全的作動器共有9種。其中電作動器7種,針刺作動器1種。另有1種機械作動器Mk19-0 應(yīng)用于Mk334-0引信,感受3.45 MPa壓力激發(fā),其結(jié)構(gòu)和功能特殊,不具有普適性。針刺作動器應(yīng)用于Mk420引信,由針刺激發(fā)(全發(fā)火能量0.007 1 J),其輸出用來引發(fā)M42C1撞擊火帽,直徑3.73 mm、長度45.21 mm,內(nèi)裝NOL130藥劑60 mg。

在7種電作動器中,尺寸最小的是M740引信電作動器和M762引信電作動器,外形尺寸相同,在不計腳線的情況下,直徑3.43 mm,長度9.32 mm。管殼均為不銹鋼管殼。M740引信電作動器的全發(fā)火條件為7.5 V電源下直流電0.09 A持續(xù)0.02 s,輸出為44.5 N力持續(xù)0.5 ms。M762引信電作動器的全發(fā)火條件為100 μF電容充電到1.6 V放電,輸出為剪斷1.27 mm直徑的銷并移動5.08 mm以上,其裝藥共6 mg。

另外還有3種電作動器直徑也為3.43 mm,但長度略長,分別是13.34 mm(1種)和13.46 mm(2種)。這3種電作動器就是M934、M114和M118引信電作動器,它們都通過了25 kV靜電安全性試驗,但要求使用時須屏蔽。M934引信電作動器的全發(fā)火條件是0.55 A電流持續(xù)10 ms以上,發(fā)火時間為10 ms。M114引信電作動器和M118引信電作動器均采用不銹鋼外殼和橋絲式電橋,-65 ℉條件下全發(fā)火條件分別為2 A電流持續(xù)15 ms以上和1 A電流持續(xù)10 ms以上。M118引信電作動器還要求發(fā)火后25 ms時電阻為200 Ω。

在7種電作動器中,尺寸最大的是Mk20-0型波紋管電作動器:直徑7.72 mm、長度24.97 mm,其中波紋部分直徑7.87 mm。其全發(fā)火條件是0.68 μF電容充電到38.5 V后放電。發(fā)火時間25 ms。裝藥為斯蒂芬酸鉛2～6 mg,配比35/65的一硝基間苯二酚鉛/黑火藥混合藥50 mg。

在7種電作動器中,以恒定電流原理發(fā)火的4種,全發(fā)火能量0.002～0.068 J,而以電容原理發(fā)火的3種,全發(fā)火能量0.000 128～0.000 504 J,與前面給出的電爆管全發(fā)火能量為0.000 3 J和0.000 06 J以及電雷管全發(fā)火能量0.000 02～0.000 741 J相近。

M4作動器的發(fā)火時間最長為15 ms。除M934引信電作動器、Mk20-0型波紋管電作動器和M4作動器以外,其余4種電作動器未規(guī)定作用時間。

這7種電作動器的外形尺寸均不符合MIL-STD-320和MIL-STD-320A《引信用爆炸元件的術(shù)語、尺寸和材料》給出的尺寸系列。而針刺作動器即Mk420引信作動器的直徑尺寸3.73 mm是符合的。

上述7種電作動器和1種針刺作動器的結(jié)構(gòu)均是推銷器,未見有拔銷器結(jié)構(gòu)。其中M4作動器輸出端部采用內(nèi)凹空殼結(jié)構(gòu),Mk20-0作動器輸出端部采用波紋管結(jié)構(gòu),在實現(xiàn)驅(qū)動功能的同時能夠從結(jié)構(gòu)原理上可靠密閉火藥氣體,從而防止引信內(nèi)腔竄火造成引信可靠性失效和安全性失效。

美國薩達姆末敏子彈引信應(yīng)用了小型活塞作動器,圖號9328715。美國廣域地雷引信應(yīng)用了IMT-34型活塞作動器,內(nèi)裝18 mg斯蒂芬酸鋇。美國SUU-64/B和SUU-65/B型戰(zhàn)區(qū)彈藥布撒器引信應(yīng)用的活塞作動器內(nèi)裝有5 mg的二硝基苯并氧化呋咱鉀(7-羥基-4,6-二硝基-5,7-二氫苯并呋咱鉀)。美國83 mm口徑肩射多用途攻擊武器Mk6Mod0型反裝甲火箭彈引信Mk259Mod0應(yīng)用了IMT-172 型活塞作動器,其內(nèi)裝有18 mg 二硝基苯并氧化呋咱鉀/斯蒂芬酸鋇混合藥。美國83 mm口徑肩射多用途攻擊武器XM141型火箭攻堅彈引信Mk420Mod0也應(yīng)用了IMT-172型活塞作動器。美國228 mm口徑多管發(fā)射火箭系統(tǒng)子母彈引信M445和M447所用電作動器內(nèi)裝5 mg比例為50/50的斯蒂芬酸鋇/二硝基苯并氧化呋咱鉀混合藥,與M445和M447引信形狀、配用、安裝和功能相近的XM451引信所用電作動器內(nèi)最多裝18 mg比例為50/50的斯蒂芬酸鋇/二硝基苯并氧化呋咱鉀混合藥。美國龍式導(dǎo)彈Mk79Mod0引信和M118引信所用活塞作動器內(nèi)裝3 mg比例為50/50的斯蒂芬酸鋇/二硝基苯并氧化呋咱鉀混合藥。美國長矛導(dǎo)彈用M811引信應(yīng)用了2個活塞作動器,圖號為9243602。

二硝基苯并氧化呋咱鉀靜電感度低、熱安定性好、爆熱高、爆容大、易于點火、產(chǎn)氣性好[12],因而比較適宜作為作動器裝藥,有助于抗干擾,防止意外發(fā)火。

5 北約引信產(chǎn)品爆炸序列性能與設(shè)計綜述

5.1 關(guān)于敏感爆炸元件外形尺寸

從78種有外形尺寸的制式爆炸元件看,其中有23種符合MIL-STD-320和MIL-STD-320A《引信用爆炸元件的術(shù)語、尺寸和材料》關(guān)于敏感爆炸元件外形尺寸的規(guī)定,分別是:直徑2.54 mm的電雷管M100(高度6.35 mm);直徑3.73 mm的針刺雷管M55(高度3.63 mm);直徑3.76 mm的電雷管M65(高度8.69 mm);直徑4.88 mm的針刺雷管M22、M44和火焰雷管M80(高度10.03 mm),針刺雷管M58(高度8.69 mm);直徑4.93 mm的電雷管T20E1、M69、M84、Mk96(高度9.40 mm);直徑6.12 mm的火焰雷管Mk29(高度4.44 mm),針刺火帽T103以及火焰雷管M17、M49、M87和PA519(高度8.69 mm),針刺雷管M24、Mk25Mod1、M99和火焰雷管M35(高度9.40 mm),針刺雷管M42(高度11.07 mm),針刺雷管M50(高度18.80 mm)。其中直徑6.12 mm的最多,有12種。而在這12種中,高度8.69 mm的又最多,有5種。就是說,外形尺寸同為Φ6.12 mm×8.69 mm的爆炸元件共有5種,分別為針刺火帽1種和火焰雷管4種。另外,外形尺寸同為Φ6.12 mm×9.4 mm的爆炸元件共有4種,其中針刺雷管3種、火焰雷管1種。

有三對針刺雷管與火焰雷管外形尺寸相同。分別是Mk23針刺雷管和Mk50火焰雷管外形尺寸均是Φ4.85 mm×9.4 mm,M22針刺雷管和M80火焰雷管外形尺寸均是Φ4.88 mm×10.03 mm, Mk25Mod1針刺雷管和M35火焰雷管外形尺寸均是Φ6.12 mm×9.4 mm。

5.2 關(guān)于敏感爆炸元件選用

在有首發(fā)爆炸元件類型信息的171種制式引信型號中,首發(fā)爆炸元件類型按占比由高到低依次是針刺雷管、電雷管(包括爆炸箔起爆器)、針刺火帽、電爆管和撞擊火帽,占比分別是43.9%、28.7%、18.1%、6.4%和2.9%。未發(fā)現(xiàn)有針刺雷管取代火焰雷管的趨勢。未見有直接使用電點火頭,也未見有鈍感電爆管和鈍感電雷管應(yīng)用。

除了后期型號的針刺雷管全發(fā)火能量明顯小于早期型號的之外,針刺火帽、撞擊火帽和電雷管的全發(fā)火能量即發(fā)火感度未見有明顯的趨勢性變化。

北約中大口徑火炮旋轉(zhuǎn)榴彈彈頭機械觸發(fā)引信的經(jīng)典結(jié)構(gòu)之一,是頭部直列的采用針刺雷管或針刺火帽的針刺觸發(fā)機構(gòu),至今已有半個多世紀(jì)。除此之外,絕大多數(shù)引信首發(fā)爆炸元件均位于其安全和解除保險機構(gòu)之內(nèi)。

火帽和雷管一般均為瞬發(fā)。延期型的火帽或雷管較為少見。引信作用延期多以獨立的復(fù)合結(jié)構(gòu)的延期組件實現(xiàn)。

5.3 關(guān)于爆炸序列類型

引信爆炸序列結(jié)構(gòu)分為直列式和錯位式兩類。而引信直列式爆炸序列又分為敏感直列式和鈍感直列式兩類。目前采用直列式爆炸序列的引信很少,其中采用敏感直列式爆炸序列的引信安全性低,已很少見,但尚未能杜絕,如美國84 mm口徑無后坐炮照明彈火藥時間引信ZTZ42A1,美國81 mm口徑迫擊炮照明彈引信M84A1,美國105 mm口徑坦克炮M494型榴霰彈彈頭機械時間引信M571,美國BLU-27/B和BLU-32/B化學(xué)縱火彈觸發(fā)引信FMU-7B/B、C/B,100磅集束炸彈M104和500磅集束炸彈M105的時間引信M155A1,以及斯洛伐克的125 mm口徑坦克炮近程破甲訓(xùn)練彈引信Dz75AU等。而采用鈍感直列式爆炸序列的引信則更少,可能與其成本高、體積大、電氣接口復(fù)雜且可靠性低有關(guān)。美軍目前有陸軍面-面戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈XM39/XM275,空-地導(dǎo)彈地獄火AC-114K和長弓地獄火AGM-114L,面-面導(dǎo)彈標(biāo)槍的引信電子安全和解除保險機構(gòu)采用了鈍感直列式爆炸序列主要是爆炸箔起爆器。

北約現(xiàn)役引信產(chǎn)品絕大多數(shù)都采用了錯位式爆炸序列,因而都有相應(yīng)的傳爆管,大多數(shù)設(shè)有導(dǎo)爆管。引信錯位式爆炸序列在錯位結(jié)構(gòu)之后的直列爆炸元件,其裝藥應(yīng)該是感度大體上低于特屈兒的鈍感裝藥。但如前所述,也有不少型號產(chǎn)品選用了非許用的非鈍感裝藥,如太安、奧克托今、黑索今和黑火藥等,甚至如仍在正常采購狀態(tài)的BLU-97/B引信在導(dǎo)爆管中直接裝填了90 mg的氮化鉛。

北約現(xiàn)役引信產(chǎn)品爆炸元件最少的是2個,即1個雷管和1個傳爆管,如美國M505A3引信,最多的有7個,如美國Mk407Mod2引信,其爆炸元件包括1個火帽、2個火焰雷管、1個延期組件、2個導(dǎo)爆管、1個傳爆管。

在對瞬發(fā)度有要求的中大口徑火炮彈頭機械觸發(fā)引信中,近年來幾乎都采用了針刺雷管取代針刺火帽遠距離傳爆給火焰雷管的結(jié)構(gòu)。如Mk29Mod3引信以針刺雷管Mk25Mod1起爆火焰雷管Mk29Mod0,M739A1引信以M99針刺雷管起爆火焰雷管M55。在近炸引信Mk404Mod2中,有以電雷管Mk71取代電爆管傳爆給火焰雷管Mk64。

美國84 mm口徑無后坐炮照明彈火藥時間引信ZTZ42A1和81 mm口徑迫擊炮照明彈引信M84A1未應(yīng)用雷管,是傳火序列引信。未見北約現(xiàn)役引信中有隔火型引信,可能與隔火原理存在先天缺陷有關(guān)。事實上在歐美語境下廣義的炸藥和爆炸(explosive)包括火藥和燃燒(low explosive),并且引信隔爆可靠性容易實現(xiàn),而引信隔火可靠性需要結(jié)構(gòu)密閉易受多余物、擰緊力矩和形位誤差影響很難保證。

預(yù)想應(yīng)用引信點火的場合,北約是用起爆引信摘除傳爆管后靠導(dǎo)爆管輸出實現(xiàn)遠距離點火。例如適配同樣發(fā)射平臺的M577引信和M582引信,其差異就在于后者比前者多了重45.4 g的傳爆管(加長17.7 mm,內(nèi)裝A-5炸藥23.3 g)。其中M577引信作為“點火引信”配用于發(fā)煙彈、照明彈、子母彈和黃磷彈,其輸出為裝有258 mg黑索今的導(dǎo)爆管;而M582引信作為起爆引信配用于榴彈和黃磷彈。又如M724引信底部旋上傳爆管就變成了Mk423Mod0引信。M724引信的輸出是316 mg的PBXN-5,而Mk423Mod0引信的輸出又在此基礎(chǔ)上增加了27 g的A-5。

5.4 關(guān)于導(dǎo)爆管與傳爆管之間的藥量匹配設(shè)計

引信要確保安全、提高目標(biāo)探測準(zhǔn)確性和作用可靠性,外形尺寸和質(zhì)量是其設(shè)計制約因素之一。因此有必要探討盡可能減小引信傳爆管所占空間和質(zhì)量的可行性。未見有文獻詳細論述引信雷管、導(dǎo)爆管、傳爆管和戰(zhàn)斗部主裝藥之間的能量(藥量)匹配定量設(shè)計問題。在工程實踐中多是通過已有產(chǎn)品經(jīng)驗類比或試驗的方法粗略地確定。在未考慮具體結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、裝藥類型和裝藥密度的前提下,文獻[13]根據(jù)國內(nèi)部分產(chǎn)品型號實際,總結(jié)性地給出了爆炸序列上、下級爆炸元件(裝藥)之間的藥量匹配比例參考范圍。本文討論的約240種北約現(xiàn)役引信產(chǎn)品型號中有106種具有導(dǎo)爆管和傳爆管藥量信息。在不考慮導(dǎo)爆藥品種與傳爆藥品種差異的條件下,導(dǎo)爆藥藥量與傳爆藥藥量之比最小為0.13%(美國FMU-124A/B引信和Mk344Mod1引信以160 mg特屈兒導(dǎo)爆藥匹配123 g特屈兒傳爆藥),最大為50%(美國M740 引信以1 400 mg的PBXN-5導(dǎo)爆藥匹配2.80 g的PBXN-5傳爆藥)。這106種型號產(chǎn)品的導(dǎo)爆藥藥量與傳爆藥藥量之比平均為2.66%。如果認(rèn)為超過10%的5種說明不了臨界傳爆比將其剔除,則剩余的101種型號產(chǎn)品的導(dǎo)爆藥藥量與傳爆藥藥量之比平均值為1.42%。與文獻[13]給出的導(dǎo)爆藥藥量與傳爆藥藥量之比1%～5%偏小。

132種制式產(chǎn)品導(dǎo)爆藥藥量平均為225 mg,最少為20 mg(意大利40 mm口徑炮彈引信BPDM5裝特屈兒),次少為26 mg(美國M219A2子彈引信裝黑索今),最多為1 640 mg(霍克MIM-23B面空導(dǎo)彈引信M100,黑索今)。以平均導(dǎo)爆藥藥量225 mg,按平均密度1.6 g/cm3和直徑5 mm估算,則其裝藥高度約為7.16 mm。

5.5 關(guān)于155 mm火炮榴彈引信傳爆藥藥量

作為北約主用裝備的155 mm口徑火炮,其榴彈引信傳爆藥品種和藥量如表4所列。

表4 北約155 mm口徑火炮榴彈引信傳爆藥品種和藥量

從表4可以看出,同屬155 mm口徑火炮榴彈平臺,其引信傳爆藥量從最少的4.5 g到最多的27.3 g,相差了6倍,說明引信起爆能力精細化設(shè)計并未到位。而從M732引信系列的演變歷史來看,其傳爆藥藥量是逐漸增加的,說明11 g以下的傳爆藥藥量可能存在起爆裕度不足的問題。

6 結(jié)論

本文綜述了北約引信產(chǎn)品爆炸元件和爆炸序列設(shè)計現(xiàn)狀。作為爆炸序列首發(fā)爆炸元件按在制式產(chǎn)品中的應(yīng)用比例大小排序依次為:針刺雷管、電雷管、針刺火帽、電爆管和撞擊火帽;按其最敏感型號全發(fā)火能量大小排序依次為:撞擊火帽、針刺火帽、針刺雷管、電爆管、電雷管。火焰雷管和接力管有較多應(yīng)用,未見有密封結(jié)構(gòu)的火焰雷管,也未見火焰雷管有被取代的趨勢。延期元件延期時間是300 μs～14 s,相對精度范圍是±6.4%～±54%。絕大多數(shù)引信采用敏感錯位式爆炸序列,并設(shè)有導(dǎo)爆管。應(yīng)用敏感直列式爆炸序列和鈍感直列式爆炸序列的引信型號是極少數(shù)。除特屈兒占比仍居絕對優(yōu)勢以外,應(yīng)用較多的許用傳爆藥依次是A-5、CH-6和PBXN-5,應(yīng)用較多的許用導(dǎo)爆藥依次是PBXN-5、CH-6和A-5。未見許用導(dǎo)、傳爆藥二氨基六硝基聯(lián)苯、六硝基茋和PBXN-6在引信型號中有應(yīng)用。仍有少部分引信型號應(yīng)用黑索今、黑火藥、太安和奧克托今等敏感藥劑作為導(dǎo)爆藥、傳爆藥、拋撒藥等直列裝藥。有個別引信型號應(yīng)用了PBXN-7和LX-14作為引信傳爆藥。未見硼/硝酸鉀在引信型號中有所應(yīng)用。未見有隔火型引信設(shè)計,專門的點火引信較為少見,點火需求多是由起爆引信去除傳爆管后通過導(dǎo)爆管遠距離爆炸引燃實現(xiàn)的。155 mm口徑火炮榴彈引信傳爆管藥量在11 g以下可能難以保證彈丸裝藥起爆完全性。