火工品是裝有發(fā)射藥或炸藥,受外界刺激后產生燃燒或爆炸,以引燃火藥、引爆炸藥或做機械功的一次性使用的元器件和裝置的總稱。包括火帽、底火、點火管、延期件、雷管、傳爆管、導火索、導爆索以及爆炸開關、爆炸螺栓、啟動器、切割索等。
簡介
常用于引燃火藥,引爆炸藥,還可作為小型驅動裝置,用以快速打開活門、解除保險及火箭級間分離等。它是起爆與點火的最敏感的始發(fā)能源,其功能首發(fā)性和作用敏感性決定了其在武器的系統(tǒng)中的地位和作用,作為航空武器系統(tǒng)中的最敏感部分,其安全性、可靠性直接影響武器系統(tǒng)的安全性和可靠性。在戰(zhàn)略導彈、核彈及航空航天系統(tǒng)等軍事工程中廣泛應用。作為小型化的敏感爆炸能源,火工品既是武器和爆炸系統(tǒng)完成預定功能的“源”,同時往往又是這些系統(tǒng)可能發(fā)生意外爆炸、造成人身傷亡的“根”。
分類
根據(jù)GJB 347A-2005《火工品分類和命名原則》標準,火工品分為16類:火帽、點火頭、點火管、底火、點火具(器)、點火裝置、電爆管、傳火具(含傳火管、傳發(fā)射藥柱、傳火藥盒)、延期件、索類、雷管、傳爆管(含傳爆藥柱、導爆藥柱)、曳光管(含曳光藥柱)、作動器(含推銷器、拔銷器、爆炸開關、爆炸閥門、切割索等)、拋放彈、爆炸螺栓(含爆炸螺絲螺母)。
部件介紹
傳爆序列
傳爆序列:火工品中的炸藥或火藥,可由多種形式的能量如機械能(針刺、撞擊、摩擦等)、熱能(火焰)和電能等引發(fā)。為了保證使用安全并能適時可靠地引燃或引爆彈藥,在彈藥中往往以多種火工品組成一定的序列,稱為傳爆序列或傳火序列。例如在引信和藥筒中的火工品一般按感度遞減、威力遞增的原則排列,最后以較大的能量輸出,適時可靠地引發(fā)彈丸主裝藥或藥筒發(fā)射藥。在引信的傳爆序列中,火工品組件的種類和數(shù)量取決于對引信的戰(zhàn)術技術要求。例如,彈丸的主裝藥量較大時,可在傳爆藥柱與主裝藥之間安置一個藥量稍大的輔助傳爆藥柱;火帽與雷管之間距離較遠時,可在其間安置接力藥柱。電引信傳爆序列的首發(fā)組件需用電雷管或電點火管等。
火帽
火帽:能產生火焰用于引燃或引爆的敏感元件,通常由金屬殼內裝擊發(fā)藥組成。它由機械能(撞擊、針刺或摩擦)引發(fā)后,噴出火焰,可引燃延期藥、點火藥、發(fā)射藥或火焰雷管等。典型的火帽見圖1。撞擊火帽用于底火,由槍或炮的圓頭擊針撞擊發(fā)火,點燃發(fā)射藥;針刺火帽用于引信,由擊針刺入而發(fā)火,然后點燃后續(xù)火工品;摩擦火帽用于拉發(fā)手榴彈,由火帽中的摩擦子摩擦發(fā)火,引燃延期藥,再引爆火焰雷管。火帽中的擊發(fā)藥主要由可燃劑、氧化劑和起爆藥混合而成,也可附加其他成分以改進其性能。藥劑的成分、配比、粒度和裝藥密度,都影響火帽的感度和引燃能力。最早的火帽制于1807年,是一種以氯酸鉀、碳和硫的混合物為擊發(fā)藥的撞擊火帽。第一次世界大戰(zhàn)時,使用的擊發(fā)藥為硫化銻、氯酸鉀和雷酸汞的混合物,由于它對槍膛有腐蝕作用,故稱為腐蝕性擊發(fā)藥。第二次世界大戰(zhàn)后出現(xiàn)了無腐蝕性擊發(fā)藥,其主要成分是硫化銻、四氮烯、三硝基間苯二酚鉛和硝酸鋇。針刺火帽的針刺藥主要成分與擊發(fā)藥相類似,但針刺感度較高。
底火
底火:用于藥筒中引燃發(fā)射藥的復合裝置,由發(fā)火裝置(火帽或電發(fā)火件)、傳火藥和其他零件組成。可由撞擊能或電能引發(fā)。底火應能夠防止發(fā)射藥燃燒產物氣體的泄漏。其典型結構見圖2。為了加強點火能力,有時在底火上裝有多孔的長傳火管,插入發(fā)射藥中間。管中裝傳火藥,火焰從管壁孔噴出,點燃發(fā)射藥。用電引發(fā)的底火可以提高火炮的射速,并能使火炮齊射。
雷管
雷管:引爆炸藥的火工品。引信雷管按引發(fā)方式不同可分為火焰雷管、針刺雷管和電雷管,其典型結構見圖3。雷管的威力主要取決于底層猛炸藥的種類、藥量和裝藥密度,常用的猛炸藥為黑索金、太安。雷管的感度取決于最上層的敏感藥劑。雷管的中間層裝起爆藥,常用的是疊氮化鉛,它能保證底層裝藥的起爆。工程火雷管和工程電雷管用于工程爆破。電雷管由火雷管加電發(fā)火件組成。一般電發(fā)火件的結構是:在穿過絕緣塞的兩根導線端部焊上涂有發(fā)發(fā)射藥的細電阻絲(稱橋絲),橋絲電阻通常為1~2歐姆,發(fā)火電流約為1安培,安全電流約為0.05安培。如果在電發(fā)火件和火雷管之間加裝延期管,則組成延期雷管。
1865年瑞典 化學家 A.B.諾貝爾首先發(fā)明了雷汞雷管,用來引爆硝化甘油。1907年維列爾在德國取得用疊氮化鉛代替雷酸汞裝填雷管的專利。最早的電雷管出現(xiàn)于19世紀80年代。電雷管的應用給多發(fā)同時起爆和遠距離起爆提供了可能性。因為電火工品易受外界電能的影響,所以某些電火工品必須具有防靜電、防射頻、防雜散電流和防高壓感應電流的能力。因此,除在電路上采取屏蔽措施外,研制了能防靜電、防射頻的電雷管。為適應其他各種技術要求,還研制了無起爆藥雷管、耐高溫雷管等特種雷管。
點火管
點火管:一種用于引燃拋射藥和火箭固體推進劑的火工品。由電引發(fā)的點火管,管中裝點火劑,其結構和電雷管中的發(fā)火件類似;用機械能(如利用擊針作用)引發(fā)的點火管,其作用和底火類似。
延期件
延期件:利用藥劑的燃燒速度控制點火時間的火工品,如時間藥盤、延期藥柱和保險藥柱等。通常以黑火藥或金屬可燃劑與氧化劑的混合物作為裝藥。某些有機化合物如三硝基苯酚鉀等也可作為單質延期藥。
傳爆藥柱
傳爆藥柱:用于傳遞和擴大爆轟能量的火工品。常用于擴大雷管的能量,引爆較鈍感的主裝藥。傳爆藥柱一般由較敏感的猛炸藥壓制而成,過去常用特屈兒,現(xiàn)在多用太安、黑索金,有時也用奧克托今。在主裝藥量過大,不易被一個傳爆藥柱完全起爆時,可加輔助傳爆藥柱。
索類火工品
索類火工品:包括導火索、導爆索和切割索。導火索用于傳遞燃燒火焰,達到延期點火的目的。它以黑火藥為芯,外纏數(shù)層棉、麻和紙。防水導火索外皮有耐水涂料,或采用塑料外皮。一般的導火索外徑約6毫米,每米燃燒時間為100~140秒。黑火藥芯的導火索是英國人W.比克福德于1831年發(fā)明的,故又稱比克福德導火索。導爆索用于傳遞爆轟,其外形和結構都與導火索相似,但外皮的顏色不同。導爆索也有以金屬(如鉛)做外皮的。藥芯常用黑索金、太安等猛炸藥,以7000米/秒或更高的速度傳爆。鉛皮的導爆索做成 V形斷面,爆轟時能形成線形金屬流,可用于切割金屬板,稱為切割索。1908年在法國出現(xiàn)了導爆索的專利,開始是用鉛管,內裝梯恩梯。20 世紀70年代瑞典有人發(fā)明了一種非電導爆管(NONEL管),用高強度的塑料管子,內壁涂含鋁粉的太安或奧克托今,裝藥量約16毫克/米,爆速為2000米/秒左右。這種導爆管可以大大提高爆破網(wǎng)路對靜電、射頻、暗電流的安全性。
啟動器
啟動器:一種以爆炸(爆燃)產生的氣體為動力的傳動裝置。這種裝置的結構類型較多。用于完成遠距離操縱的一次性小動作,如閉合開關等。小型啟動器常用的裝藥為三硝基間苯二酚鉛等。
功能特征
功能
1.用于航空武器系統(tǒng)的傳火、點火、延期及控制系統(tǒng),保證武器的發(fā)射、運載等系統(tǒng)安全可靠地運行。
2.用于武器系統(tǒng)的起爆、傳爆及其控制系統(tǒng),以控制戰(zhàn)斗部的作用,實現(xiàn)對敵目標的毀傷。
3.用于武器系統(tǒng)的推、拉、切、割、分離拋撒和姿態(tài)控制等做功序列及其控制系統(tǒng),使武器系統(tǒng)實現(xiàn)自身調整或狀態(tài)轉換與安全裝置。
特征
1.功能首發(fā)性。武器系統(tǒng)的爆轟、燃燒為例,爆轟的產生是依靠雷管爆炸作為始發(fā)能源,而燃燒的產生則依靠點火器的點火為始發(fā)能源。
2.作用敏感性。火工藥劑是航空武器系統(tǒng)所用藥劑感度最高者,如在爆炸序列中以感度從高到底排序是起爆藥、傳爆藥、主裝藥,而在點傳火序列中感度從高到低依次為點發(fā)射藥、延期藥、發(fā)射藥或推進劑。
3.使用廣泛性。按照用途分,火工品有航空航天系統(tǒng)用火工品、常規(guī)武器彈藥系統(tǒng)用火工品、特種用途火工品等。
設計原則
火工品設計和其他工程設計一樣,貫徹先進可行與經(jīng)濟合理的通用設計原則。具體來說,火工品設計原則概括如下。
1.安全性原則。火工品是武器系統(tǒng)中的最敏感部分,其意外作用將可能引起整個武器彈藥的作用而帶來重大損失,設計時必須滿足各類火工品的安全性要求。安全涉及使用、運輸、儲存和生產多方面,在這些情況下,火工品都不應該發(fā)生意外的點火、爆炸等事故。
2.可靠性原則。火工品是航空武器系統(tǒng)中的激發(fā)系統(tǒng),若其作用失效將造成整個武器彈藥的失效,所以作用可靠性均要求較高。航天系統(tǒng)使用火工品時,往往通過冗余技術來提高系統(tǒng)的作用可靠性。單個火工品的可靠性是通過產品的輸入感度和輸出威力來考核,但可靠性不僅只單個火工品元件的高可靠性,更為重要的是組成傳報序列后火工品之間的匹配和界面能量傳遞的高可靠性。另外,可靠性設計要考慮人因工程,從設計上有效降低人員生產和裝配過程中出現(xiàn)差錯的概率。
3.經(jīng)濟性原則。火工品的經(jīng)濟性要從設計制造的經(jīng)濟性和產生的軍事效果來衡量。首先,由于大多數(shù)火工品的定貨屬于小批量定貨,設計成本成為影響產品經(jīng)濟性的重要部分,所以設計時應貫徹多采用成熟技術與少數(shù)技術相結合的低成本原則。其次可采用來源廣泛的國產原材料降低制造成本。最后,其經(jīng)濟性要與產生的軍事效果相結合。例如,導彈用雷管的價格遠高于炮彈用雷管價格,這既是軍事效果的體現(xiàn),也是承擔風險責任的要求。
設計要求
1.合適的感度。火工品對外界輸入能量響應的敏感程度稱為火工品的感度。要求合適的感度是為了保證使用安全和可靠,如果火工品感度過高,就難以保證火工品在制造、運輸、儲存及勤務處理過程中的安全,而感度過低,則難以保證在武器彈藥中的可靠作用。
2.適當?shù)耐Α;鸸て份敵瞿芰康拇笮》Q為火工品的威力。火工品的威力是根據(jù)使用要求提出的,威力過大過小都不利于使用。威力過大會對使用系統(tǒng)造成安全性下降,威力過小則會降低使用系統(tǒng)的作用可靠性。
3.環(huán)境適應性。火工品的環(huán)境適應性包括短期耐環(huán)境能力和長期耐環(huán)境能力兩類。短期環(huán)境主要包括使用過程中的自然環(huán)境、電磁環(huán)境、機械環(huán)境等。火工品的短期耐環(huán)境能力主要與火工品的設計有關。長期環(huán)境主要指長期儲存過程中的自然環(huán)境。火工品的長期耐環(huán)境能力主要與藥劑安定性、與其他接觸物的相容性及生產中溫度濕度的控制等有關。
4.尺寸小型化。火工品是功能相對獨立的元器件,但又是航空武器系統(tǒng)的配套件,其尺寸小型化將會給使用系統(tǒng)留出更大的設計空間,也是武器系統(tǒng)大量使用火工品這一特殊能源的最大優(yōu)勢所在。所以火工品結構的尺寸設計應始終貫徹小型化原則。
研制程序
作為武器系統(tǒng)的一個組成部分,火工品的研制程序一般應按照常規(guī)武器裝備研制程序的5個階段,即論證階段、方案階段、工程研制階段、設計定型階段和生產定型階段進行研制。由于火工品屬武器系統(tǒng)的配套件,所以其研制一般不經(jīng)過論證階段。
1.方案論證階段。根據(jù)總體或論證部門提出的初步技術指標,依據(jù)結構和功能要求,設計數(shù)種方案,并進行方案論證和功能摸底試驗。為確定產品結構的可靠性,方案論證階段應對藥劑及其接觸材料進行相容性試驗。方案評審時,不僅要對承研方的設計方案進行評審,同時應結合國內火工品實際水平及專業(yè)特點,對總體所提得技術要求進行評審,使之完善。
2.工程研制階段。工程研制階段一般分為初樣機、正樣機設計兩個階段。首先,根據(jù)方案論證與功能摸底試驗確定設計方案,制定試驗大綱與試驗計劃,制造產品初樣機,進行功能試驗和系統(tǒng)適配試驗;其次,根據(jù)初樣機試驗結果,按總體或論證部門確定的技術指標,進行正樣機工藝通關試驗和設計可靠性增長試驗,對正樣機產品進一步進行系統(tǒng)飛行試驗。有時初樣機、正樣機設計階段合并執(zhí)行為一個工程研制階段。
3.設計定型階段和生產定型階段。產品設計定型是對產品性能進行全面考核的主要階段,軍方依據(jù)技術指標及相關火工品標準,制定設計定型大綱,組織完成設計定型試驗,以確認其達到全部技術指標要求和系統(tǒng)使用要求。產品生產定型是產品批量生產條件進行全面考核的主要階段,以確其符合認其符合批量生產標準。
注意事項
1.禁止非企業(yè)職工擔任安全員、庫管員、看守員,且必須經(jīng)過培訓考核,持證上崗。
2.禁止火工品的領用、爆破作業(yè)、退庫單獨由非企業(yè)人員承擔,必須有企業(yè)職工(領工員或安全員)全程陪同、監(jiān)管。
3.禁止炸藥、雷管同車運輸,嚴禁人、貨混裝混運。
4.禁止電雷管領用、運輸、退庫隨身攜帶,需配置專用防爆保險箱(柜)。
5.禁止在施工工點臨時存放火工品,沒有使用完的火工品,必須當班當即退回倉庫保管。
6.禁止在雷雨天氣裝卸和搬運火工品。
7.禁止領用火工品超范圍使用。
研制單位
國內從事火工品相關研究的高等院校主要有北京理工大學、中國工程物理研究院、南京理工大學、中北大學及安徽理工大學(民用),科研單位主要有中國兵器工業(yè)集團第213研究所、中國航天科技集團508所、中國航天科技集團航天火工技術研究所,另外還有很多生產單位,如西安慶華集團等。
雜志簡介
《火工品》雜志是國內唯一的火工與煙火(煙花)專業(yè)的綜合性技術刊物,是武器工業(yè)類核心期刊。主要刊登國內外軍民用火工品與煙火的新技術、新產品、藥劑配方、加工工藝、分析測試方法、國內外煙花及國內外科技生產發(fā)展水平及動態(tài)。
主要欄目
主題報告
安全性、可靠性分析
測試技術
民用爆破
國內外煙花
新產品、新技術
國內外發(fā)展動態(tài)
獲獎情況
美國《化學文摘摘錄》源刊
中國學術期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫來源期刊
期刊信息
主管單位:中國兵器工業(yè)集團公司
主辦單位:中國兵器工業(yè)第213研究所應用物理化學國家級重點實驗室
主編:劉天新
ISSN:1003-1480
CN:61-1179/TJ
地址:西安市99號信箱
郵政編碼:710061
出版周期:雙月
出 版 地:陜西省西安市
語言種類:中文
現(xiàn)用刊名:火工品
曾用刊名:火工品(火工品與煙火)
創(chuàng)刊時間:1979年
該刊被以下數(shù)據(jù)庫收錄:
CA 化學文摘(美)(2011)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD—2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
參考資料 >