苌军红1，李便花2，潘会平2，王 洁2，张志魁2，张静黎2
(1.驻石家庄地区军代室，河北 石家庄 050081；2.山西北方晋东化工有限公司，山西 阳泉 045000)
摘 要：随着国际形势的瞬息万变，科学技术的不断进步，数字化、智能化弹药是现代战争中不可缺少的武器装备之一。火工品分布于弹药的很多部位，是弹药实现起飞、增程、减速和目标区多点打击的“控制器”。为更好地实现弹药的作用，对火工品的作用可靠性要求越来越严格，尤其是起始点火的火工品，对其可靠性要求更高。以案例为切入点，从产品结构设计、点火头生产过程、产品装配工艺和试验条件等方面进行分析排查，通过试验验证，确定了产品失效原因，提出了有效的预防措施，对该类火工品在生产过程的工艺操作中起到了借鉴作用。
关键词：火工品；失效；预防措施
火工品是弹药的核心，分布在弹药不同的作功部位，是一种特殊能源，其具有能量质量比高、作用时间短、起爆及输出能量可控、体积小及长期贮存性好的特点[1]。火工品广泛应用于各类武器系统，它的安全性、可靠性将直接影响武器系统的安全性和可靠性。
火工品是在接收发火指令后，以较小能量激发其内装敏感药剂产生燃烧或爆炸，以其燃烧火焰、爆炸冲击波和高压燃气实现点火、起爆和做功等预定功能的一次性使用的元器件、装置和系统的总称[2]。
该火工品是火工元件的一种，作为弹丸起始点火的产品，其接收发火能量后发火，当药剂作用完成后，点燃弹丸下一级传火装置，使弹丸顺利飞出炮管，完成其点火功能。
1.1 产品结构
该火工品由壳体、点火头、混合药剂、密封塞和接线片等组成(见图1)。
图1 火工品结构示意图
1.2 产品作用原理
给点火头通以发火电流后，点火头内桥丝升温，热量不断传给发火药，发火药被加热，产生化学反应，反应释放的热量使发火药继续升温至达到爆发点，点火头发火并点燃混合药剂，混合药剂燃烧产生的火焰及高温高压气体从传火孔喷出，在弹丸下一级传火装置内形成一定压力后，点燃传火装置，完成其预定功能。
2.1 产品故障现象
产品在发火试验过程中，试验样品32发，其中1发产品在发火电流输入后未发火，作用失效。故障样品如图2所示。
图2 故障样品
2.2 故障危害
该火工品配备于某武器系统的弹丸中，自身发火的可靠性决定着武器系统能否正常完成使命。该火工品发火作用正常，可顺利点燃武器系统的下一级传火装置，给弹丸提供正常起始飞行的动力，如产品出现作用失效，弹丸就会出现留膛，给弹丸发射带来安全隐患，更有可能贻误战机，后果不堪设想。
根据产品的结构原理分析及生产过程分析，建立该火工品未作用故障树(见图3)。
图3 该火工品未作用故障树
3.1 产品不密封
该火工品内装有混合药剂，该种混合药剂容易吸湿，如果产品不密封，外界的水或水分就会从产品不密封处渗入产品内部，药剂吸湿对点火头形成影响，无法正常发火。
检查故障产品，外观完好，内外盒体收口处涂胶严密，密封塞处完整牢固，传火孔处虫胶漆完好无损。用低电阻测试仪测试回路电阻，显示无电阻。将故障产品浸入0.5 m深的水内，停滞10 min，无气泡释放。排除了产品不密封是造成产品失效的因素。
3.2 混合药剂受潮
混合药剂容易吸湿。在生产过程中，如果环境温、湿度控制不到位，有可能使混合药剂吸湿，对点火头形成影响，无法正常发火。
检查生产过程中工房的温、湿度记录，温度为18～25 ℃，相对湿度为40%～52%，符合工艺条件(温度15～35 ℃、相对湿度35%～70%)的要求；解剖故障样品，将混合药剂倒出，检查外观无结块现象，对混合药剂进行水分分析，结果为0.5%(指标为≤1.2%)。排除了产品中混合药剂受潮是造成产品失效的因素。
3.3 接线片与脚线焊接不牢固
接线片与导线焊接处如果没有焊接牢固，就会使检测回路出现断路，检测回路电阻时结果为无电阻。
将故障样品的壳体去掉，取出带接线片的电点火头，剪掉接线片焊点外热缩管，检查焊点，焊点光滑、牢固、无脱落，两脚线绝缘层无损伤(见图4)。排除了接线片与脚线焊接不牢固是造成产品失效的因素。
图4 带接线片的电点火头
3.4 桥丝质量差
桥丝质量决定着产品质量，如果桥丝本身质量状态存在异常(尺寸不均匀)，可能会导致产品在运输过程中桥丝断开而形成断路故障。
对故障批产品用点火头批次及桥丝质量进行追溯。该批点火头不仅用于故障批装配，还在其他2个产品中装配，点火头交验、产品交验共计264发，均未见异常；点火头所用的桥丝只有1盘(约300 g)，取部分所剩桥丝进行检测，在显微镜下观察，其外观光亮，无杂质，无折痕，直径为(D-0.001)～(D+0.002) mm，符合(D±0.004) mm的要求。检测10根1 m桥丝电阻，结果为(R1-3.2)～(R1+2.4) Ω/m，符合指标(R1±5.8) Ω/m规定，未发现桥丝存在异常质量问题，排除了桥丝质量差是造成产品失效的因素。
3.5 点火头断路
将故障点火头浸入溶剂中去除药剂，发现一根桥丝完好，另一根桥丝脱开焊点(见图5)。
图5 桥丝脱开样品
3.5.1 输入电流瞬间过大
输入电流是电点火头发火的能源，当系统提供的电流过大，超出规定发火电流较大时，桥丝温度很快在焊点应力部位达到熔点导致熔断，而药剂还未得到足够的初始激发能量，此时桥丝熔断时间远小于产品作用时间，导致产品断路而瞎火。该因素需进行试验验证，具体如下。
从故障批剩余点火头中随机取50发样品，对回路电阻(指标要求为(R2±0.2) Ω)进行检测，合格后用于验证试验，输入发火电流设计分别为I+1、I+3、2I、2I+2和3I A(I为该火工品输入发火电流指标)，试验数为各10发。试验结果见表1。其中，“√”表示发火，“—”表示未发火。
表1 大电流发火试验结果表
序号电流/A电阻/Ω发火情况12345678910I+1R2+0.05R2+0.11R2+0.03R2+0.04R2-0.08R2R2+0.10R2-0.01R2-0.06R2-0.13√√√√√√√√√√11121314151617181920I+3R2+0.02R2+0.02R2-0.15R2-0.04R2-0.07R2+0.12R2-0.09R2+0.07R2+0.10R2-0.11√√√√√√√√√√212223242526272829302IR2R2+0.13R2+0.12R2-0.16R2+0.07R2R2-0.05R2+0.04R2+0.03R2+0.10√√√√√√√√√√
(续)
序号电流/A电阻/Ω发火情况313233343536373839402I+2R2+0.11R2+0.07R2+0.06R2-0.12R2+0.02R2-0.08R2-0.05R2+0.04R2R2+0.09√√√√√√√√√-414243444546474849503IR2+0.12R2-0.11R2+0.03R2+0.07R2-0.09R2+0.04R2-0.15R2-0.05R2-0.01R2+0.08√√-√√√√√√√
上述试验中，当为点火头通以I+1、I+3和2I A电流时，点火头全部作用；当为点火头通以2I+2和3I A电流时，各出现1发点火头未作用。将2发未作用点火头浸入溶剂中去除药剂，发现脚线之间无桥丝，桥丝全部雾化，与故障产品解剖后桥丝状态完全不一致。排除了输入电流瞬间过大是造成产品失效的因素。
3.5.2 药与桥丝之间有空隙
点火头是由点火药包裹桥丝形成，若桥丝蘸药(包桥)时点火药包裹不严，使其与桥丝之间出现空隙，可能会导致通以发火电流时，桥丝发热升温，而空隙的存在致使热量不能很好地传递给药剂，药剂达不到直接反应的温度，桥丝熔断且点火头未作用。该因素需进行试验验证，具体如下。
重新制做特殊电点火头，点火回路电阻合格，药与桥丝之间有空隙的点火头，样品20发，给点火头输入发火电流I进行发火试验。结果见表2。其中，“√”表示发火。
表2 空隙样品发火试验结果表
序号电阻/Ω发火情况序号电阻/Ω发火情况10.744√110.748√20.777√120.764√30.731√130.751√40.764√140.723√50.785√150.722√60.763√160.790√70.745√170.759√80.738√180.770√90.758√190.747√100.730√200.731√
上述试验中，当为点火头样品通以发火电流时，点火头全部作用。排除了药与桥丝之间有空隙是造成产品失效的因素。
3.5.3 点火头虚焊
桥丝与脚线焊接后形成点火头发火回路，如果桥丝虚焊，受到震动可能导致焊点与桥丝脱开，致使产品发火回路断开而点火头未作用。从外观中无法判断是否是虚焊，需进一步进行检测，具体如下。
将故障点火头桥丝断开处在电子显微镜下放大进行观察，结果如图6所示。
图6 桥丝电镜图
从电子显微镜下观察脱开桥丝，桥丝无熔融状态，说明该种火工品在通入发火电流时点火头桥丝已与焊点脱离，发火回路成断开状态，因此故障样品未作用失效是由于桥丝虚焊造成的。
通过上述研究，得出如下结论。
1)该火工品在发火电流输入后未发火，作用失效是由于点火头在生产过程中脚线与桥丝焊接时出现虚焊，不牢固，产品在运输过程中桥丝脱落，使发火回路成为断路而造成的。
2)在产品生产过程中应加强工序控制，桥丝焊接后应对焊接的牢固度进行检测，降低产品质量风险。
3)完善产品试验操作工艺，在产品试验前应先进行电阻测试，及时发现产品质量问题，清楚划分质量问题基线，降低质量问题分析成本。
参考文献：
[1] 王凯民. 火工品工程[M]. 北京：国防工业出版社，2014.
[2] 王凯民. 军用火工品设计技术[M]. 北京：国防工业出版社，2006.
责任编辑 郑练
雷尼绍推出XM-60多光束激光干涉仪
世界领先的测量专家雷尼绍发布XM-60多光束激光干涉仪，只需一次设定即可在任意方向测量线性轴全部6个自由度。与传统激光测量技术相比，XM-60在易用性和省时方面做出了重大改进。
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为支持XM-60多光束激光干涉仪的推出，雷尼绍将发布全新版本CARTO软件包，指导用户完成测量过程。CARTO 2.0包含Capture(数据采集)和Explore(数据浏览)功能，目前用于XL-80激光干涉仪系统的数据采集和分析。CARTO用户界面可轻松根据不同的用户需求进行配置，能够改变黑、白背景并显示定制。支持平板电脑，具有扩展菜单部分，适合在小型屏幕进行操作。自动保存测试方法，因此重复测试的用户可调用较早的一个测试。
Study on a Type of Pyrotechnics Effect Failure
CHANG Junhong1, LI Bianhua2, PAN Huiping2, WANG Jie 2 , ZHANG Zhikui 2, ZHANG Jingli2
(1.In Shijiazhuang Military Representative Office, Shijiazhuang 050081, China; 2.Shanxi North Jindong Chemical Industry Co., Ltd., Yangquan 045000, China)
Abstract：With the rapid changes of international situation and the continuous progress of science and technology, digital and intelligent ammunition is one of the indispensable weapons in modern warfare. Distributed in many parts of the ammunition, pyrotechnics is a controller of ammunition for take-off, extended range, deceleration, target area more hit. In order to better realize the effects of explosive ammunition, reliability requirements become more stringent, especially the initial ignition pyrotechnics. Taking a case as a starting point, investigation and analysis are conducted from the product structure design, producing process of the ignition head, the assembly process and test conditions. Through the test, the cause of product failure is determined and effective preventive measures are put forward. This plays a reference role in the process operation of the production process for this kind of pyrotechnics.
Key words：pyrotechnics, failure, preventive measures
中图分类号：TQ 565
文献标志码：A
作者简介：苌军红(1973-)，男，高级工程师，主要从事弹药技术等方面的研究。
收稿日期：2016-11-25
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