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火工品
時(shí)間:2017/7/12 來源:本站 點(diǎn)擊:3588次
火工品是裝有火工藥劑,在很小的外界沖能激發(fā)下一次性燃燒和爆炸后,釋放出大功率能量,起引燃、引爆或特種效應(yīng)作用的元件或裝置。按輸出特性,火工品可分為:(1)引燃火工品,包括火帽、底火、點(diǎn)火管、導(dǎo)火索等;(2)引爆火工品,包括雷管、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管、傳爆管等;(3)其它火工品,包括延期裝置、切割裝置、爆炸分離裝置、驅(qū)動(dòng)器等。此外,由于輸入的激發(fā)能不同,雷管又可細(xì)分為電雷管、針刺雷管及火焰雷管;火帽還可細(xì)分為撞擊火帽、針刺火帽和電火帽等。
火工品常用于引燃火藥、引爆炸藥,也用作小型驅(qū)動(dòng)器,用于快速打開活門,解除保險(xiǎn)以及火箭的級(jí)間分離等。在彈藥中往往是多種火工品組成一定的序列,最終輸出爆轟波的稱為傳爆序列,輸出火焰的稱為傳火序列。
火工品是一切武器彈藥、燃燒爆炸裝置的初發(fā)能源,其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,能在較小的外界沖能(如熱、火焰、機(jī)械、電能、激光、輻射等)作用下被激發(fā),產(chǎn)生足夠的輸出,實(shí)現(xiàn)預(yù)定的作功效果。
火工品主要由外殼、發(fā)火件和火工藥劑等組成。火工藥劑是火工品的能源,一般包括起爆藥、猛炸藥、黑火藥等。火工藥劑對(duì)火工品的敏感性、輸出威力、儲(chǔ)存安定性、勤務(wù)處理安全性及作用可靠性等有很大影響。
火工品是彈藥中最小的爆炸元件,它的可靠性和安全性直接影響彈藥威力的發(fā)揮。在槍炮彈中靠火工品點(diǎn)燃發(fā)射藥將彈丸發(fā)射出槍膛或炮膛。當(dāng)炮彈或戰(zhàn)斗部到達(dá)目標(biāo)后,又靠火工品引爆引信,然后使炮彈或戰(zhàn)斗部爆炸,完成毀傷目標(biāo)的作用。 火工品除了用于武器彈藥系統(tǒng)外,還被用于多種作功裝置中,例如用于座艙彈射、火箭的級(jí)間分離、切割、驅(qū)動(dòng)、瞬時(shí)供熱及遙測、遙控等。在美國阿波羅宇宙飛船中就裝有100多個(gè)完成各種動(dòng)作的火工品。
在民用方面,火工品多用于爆炸加工、切割鋼板、合成金剛石、石油勘探及各種工程爆破中。
對(duì)火工品的基本要求是:
(1)具有適當(dāng)?shù)母卸。火工品的感度指的是火工品?nèi)裝藥對(duì)外界沖能作用的敏感程度。為了保證火工品在使用、生產(chǎn)、運(yùn)輸、勤務(wù)處理及儲(chǔ)存時(shí)的安全或可靠發(fā)火,必須具有適當(dāng)?shù)母卸。它既要保證使用時(shí)在一定外界沖能作用下可靠發(fā)火,又要保證在生產(chǎn)、運(yùn)輸及儲(chǔ)存時(shí)的安全。
(2)具有適當(dāng)?shù)耐Α;鸸て吩诮邮芡饨鐩_能作用激發(fā)后,要有適當(dāng)?shù)妮敵鐾。它既可引起下一?jí)爆炸或燃燒元件的可靠作用,又不致使相鄰元件受到毀壞,所以火工品的輸出威力過大或過小對(duì)使用都是不利的。
(3)安定性和安全性好。要求火工品在一定條件下儲(chǔ)存時(shí),火工藥劑本身或各組分之間,以及藥劑與其接觸的材料之間,僅發(fā)生戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求允許的物理化學(xué)變化,不能發(fā)生變質(zhì)與失效,不能早爆。要保證火工品在儲(chǔ)存過程中及儲(chǔ)存后使用的安定、安全和可靠。
(4)具有抵抗外界誘發(fā)作用的能力;鸸て吩谏a(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、勤務(wù)處理及使用過程中,可能遇到各種環(huán)境力(如熱、氣壓、靜電、輻射、雜散電流及機(jī)械作用等)的作用,在受到環(huán)境力作用時(shí),火工品不能產(chǎn)生性能衰變失效,也不能敏化引發(fā),以保證安全可靠和作用可靠。
(5)適宜的經(jīng)濟(jì)性。要求火工品在滿足使用要求時(shí),應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡單,符合標(biāo)準(zhǔn)化和通用化要求。
發(fā)展沿革
火工品舊稱火具,是伴隨火器出現(xiàn)的,中國四大發(fā)明之一的火藥(后稱黑火藥)就是最早用來裝填火工品的火工藥劑。公元8~9世紀(jì),在中國就出現(xiàn)了古老的火工品,當(dāng)時(shí)作戰(zhàn)雙方利用軟紙包住火藥粉作成紙捻,形成火信或火線,點(diǎn)燃古代火器中的火藥,用以發(fā)射火器中的鐵砂。在1480年至1495年間,著名的意大利科學(xué)家達(dá)?芬奇發(fā)明了輪發(fā)燧石槍機(jī),用燧石的火花點(diǎn)燃火藥池,再由火藥池點(diǎn)燃火藥,將彈丸發(fā)射出去。火藥池是繼火線、火信后的又一種火工品,以后隨著槍機(jī)的改進(jìn),火藥池也逐漸成了火藥餅,這就是底火的雛形。這一時(shí)期,也有將散裝細(xì)火藥粉裝在紙管內(nèi)制成引火燭的,用火線引燃引火燭,再引燃火藥,達(dá)到發(fā)射彈丸的目的。18世紀(jì),歐洲人把細(xì)黑火藥(火藥)粉裝入紙殼、木殼或鐵殼內(nèi),制成傳火管,這又是一種古代火工品。早期的火工品作用可靠性很低,常常發(fā)生瞎火現(xiàn)象。
隨著火工藥劑的發(fā)展,也促進(jìn)了火工品的發(fā)展,特別是1799年英國科學(xué)家E.霍華德發(fā)明了雷汞,1807年蘇格蘭人發(fā)明了以氯酸鉀、硫、碳混合的第一種擊發(fā)藥,為火工品的發(fā)展歷史翻開了新的一頁。1814年,美國首先試驗(yàn)將擊發(fā)藥裝于鐵盂中用于槍械。1817年,美國人艾格把擊發(fā)藥壓入銅盂中,從此火帽誕生了。同年,第一個(gè)帶火帽的槍械引入了美國。1840年至1842年將這種火帽用于槍彈和炮彈中,火帽的應(yīng)用對(duì)后膛裝填射擊武器的發(fā)展具有十分重要的意義,并獲得了迅速發(fā)展。火帽主要用于金屬子彈藥殼的中心,由槍機(jī)撞擊發(fā)火,現(xiàn)代自動(dòng)武器的槍彈仍采用這種結(jié)構(gòu)。19世紀(jì)末,將撞擊火帽裝入傳火管,用此組合件點(diǎn)燃藥筒中的發(fā)射藥。1897年火帽和點(diǎn)火管組合件發(fā)展成撞擊底火后,更換了19世紀(jì)前半期點(diǎn)燃火炮中發(fā)射藥的摩擦式傳火管。
19世紀(jì)初,法國人徐洛首先利用電流使火藥發(fā)火,制成了電火工品。1830年,美M.肖取得了火花電火工品的專利,首先用于紐約港的爆破工程,直到20世紀(jì)初才開始用于海炮。1831 年,英國人W.畢克福德發(fā)明了導(dǎo)火索。
由于19世紀(jì)末至20世紀(jì)初相繼出現(xiàn)了疊氮化鉛、四氮烯及三硝基間苯二酚鉛等起爆藥,為火工品改善性能和增加品種提供了有利條件,對(duì)身管武器和彈藥的發(fā)展起了決定性的作用。第二次世界大戰(zhàn)期間,由于火箭彈、反坦克破甲彈、原子彈等新型彈藥的出現(xiàn)和發(fā)展,也促進(jìn)了電雷管、電點(diǎn)火管的發(fā)展。這一時(shí)期,世界各國對(duì)長期用作延期藥的黑火藥也進(jìn)行了大量的研究,解決了它因吸濕和氣體產(chǎn)物多致使延期時(shí)間不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。美、英等國研制出了硅和鉛丹的混合延期藥,而后又相繼出現(xiàn)了眾多的微氣體延期藥。
中國明代《武備志》等史書內(nèi)所記載的槍炮、地雷和水雷中所使用的點(diǎn)火具、導(dǎo)火索、火槽及點(diǎn)火藥構(gòu)成的組合體就是爆炸序列的雛形。18世紀(jì)在機(jī)械觸發(fā)引信中出現(xiàn)了無隔爆件的爆炸序列,促進(jìn)了彈藥的發(fā)展,但其感度過高,易發(fā)生膛炸,使彈丸初速受到了限制。19世紀(jì) 90年代將其改進(jìn)為隔爆式爆炸序列,提高了安全性,奠定了現(xiàn)代彈藥爆炸序列的基本結(jié)構(gòu)。
性能特點(diǎn)
火工品是彈藥中的最小爆炸元件,是彈藥必不可少的組成部分,也是引發(fā)彈藥可靠爆炸的初始激發(fā)能源。它的可靠性與安全性直接影響彈藥爆炸威力的發(fā)揮;鸸て返幕咎攸c(diǎn)是體積小,在較小的外界沖能作用下即可激發(fā),而且激發(fā)后反應(yīng)速度快,并具有相當(dāng)?shù)墓β屎屯,是彈藥中最敏感的爆炸元件。因此火工品既要在一定的外界沖能作用下可靠發(fā)火,又要保證平時(shí)安全,還要輸出足夠的能量,以保證下一級(jí)裝藥發(fā)火。
火帽是一種比較小的,激發(fā)后產(chǎn)生爆燃,起點(diǎn)燃作用的圓柱形爆炸元件。在較小的機(jī)械能( 針刺、撞擊、摩擦)、電能作用下即可引發(fā),噴出火焰,引燃發(fā)射藥、點(diǎn)火藥、延期藥、導(dǎo)火索或火焰雷管等。所以衡量火帽的性能參數(shù)是適當(dāng)?shù)母卸、火焰長度或點(diǎn)火距離。
底火是靠輸入機(jī)械能或電能刺激而發(fā)火的引燃性火工品,用于輸出火焰引燃發(fā)射藥或傳火藥包,是發(fā)射裝藥或傳火序列的第一級(jí)火工品?孔矒糇饔冒l(fā)火的稱撞擊底火,用于絕大部分的槍炮彈;靠電能作用發(fā)火的稱電底火(亦稱電火帽),用于絕大部分導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部和部分火箭彈戰(zhàn)斗部。炮彈底火較為復(fù)雜,一般由底火體、火帽、火臺(tái)、傳火藥、閉氣塞和蓋片組成。
底火應(yīng)具有適當(dāng)?shù)母卸、合適的點(diǎn)火能力以及足夠的耐壓強(qiáng)度。
雷管是能在較小的外界沖能激發(fā)后輸出爆轟能量的管狀爆炸元件,種類繁多,性能各異。
一般雷管的裝藥有三層,第一層是發(fā)火藥,有較高的感度,最先接受外界刺激而發(fā)火。火焰雷管和橋絲式電雷管的發(fā)火藥多采用對(duì)火焰和熱橋絲敏感的三硝基間苯二酚鉛;針刺雷管多采用對(duì)撞擊敏感的針刺藥。延期雷管的發(fā)火藥之后還有延期藥,以保證規(guī)定的延期時(shí)間。第二層是中間裝藥或過渡裝藥,在接受第一層裝藥產(chǎn)生的爆燃能量后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z,多采用疊氮化鉛等起爆藥。第三層是底裝藥或輸出裝藥,用以增強(qiáng)爆轟輸出能量,保證雷管的起爆能力,多采用RDX、HMX和PETN等猛炸藥。在礦井中,為防止引起粉塵和沼氣爆炸,在礦井用的雷管裝藥內(nèi)還摻有鹽、蠟和醋酸丁酯等消焰劑。有些起爆藥雷管只裝一層猛炸藥,靠橋絲、橋膜或半導(dǎo)體橋爆炸氣化產(chǎn)生的熱等離子體或飛片引爆。由于所有的雷管被激發(fā)后均輸出爆轟能量,以引爆下一級(jí)爆炸元件或裝藥,所以衡量雷管的性能參數(shù)有雷管的感度、起爆能力等。
延期元件是利用延期藥的等速燃燒作用獲得一定延期時(shí)間的爆燃元件。包括延期藥柱、延期管、延期藥盤、延期索及延期保險(xiǎn)元件等。延期元件接受火帽給予的火焰沖能,并經(jīng)過放大而引燃傳火元件。在彈藥引信中采用延期元件是為了使彈藥穿入目標(biāo)后爆炸,增強(qiáng)破壞效應(yīng),也可用以控制某種特殊要求產(chǎn)品連續(xù)動(dòng)作的時(shí)間。衡量延期元件的性能指標(biāo)有穩(wěn)定的燃速,足夠的熱感度,良好的輸出強(qiáng)度(溫度和壓力)。
索類火工品是指具有連續(xù)細(xì)長裝藥的索性火工品。包括點(diǎn)火索、導(dǎo)火索、延期索、導(dǎo)爆索、切割索及塑料導(dǎo)爆索等,一般由外殼和藥芯組成。按用途不同,藥芯可以采用黑火藥、煙火藥及猛炸藥等。索類火工品的主要作用特點(diǎn)是可用于長距離傳火、傳爆或執(zhí)行其它功能,也可組成網(wǎng)絡(luò)實(shí)施大面積多點(diǎn)點(diǎn)火、起爆或切割,并且不受靜電、射頻及雜散電流影響。
浸漬過硝酸鉀溶液的點(diǎn)火索外徑6~8mm,燃速為0.4~1.0m/min。普通導(dǎo)火索的外徑約6mm,每燃燒lm需100~140s,可點(diǎn)燃延期藥、黑火藥、發(fā)射藥等,并可引爆火焰雷管。
一般導(dǎo)爆索的裝藥量為10~13g/m,爆速可達(dá)5000~8000m/s,可同時(shí)引爆多個(gè)炸藥裝藥,也可用來直接作功。切割索一般裝藥量為1~32g/m,有的可達(dá)106g/m以上,用雷管或?qū)П饕,可切割金屬板和電纜等。延期索裝有延期藥,通常外徑為1.8~2.4mm,燃速取決于延期藥的性能和制造工藝,國外延期藥燃速一般為1.6~36cm/s。
塑料導(dǎo)爆管是塑料管內(nèi)壁附著一層PETN、RDX或與鋁粉混合物的索類火工品,內(nèi)徑約1.4mm,外徑約3mm,裝藥量約16~20mg/m,用于引爆火焰雷管。
使用現(xiàn)狀
當(dāng)前世界各國在配用于底火及引信中的火工品時(shí),盡量使同一種火工品使用多種彈藥的底火及引信。這樣,不僅容易實(shí)現(xiàn)火工品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,而且有利于優(yōu)化火工品,促進(jìn)火工品的發(fā)展。
美軍在51種炮彈引信中所配用的雷管只有7種,即針刺雷管4種(M55式、M61式、M94式及M99 式),微型雷管1種(M100式),破甲彈引信電雷管2種(M69式、MK96式)。一種火工品又能同時(shí)配用多種類型的引信,如美國的M55針刺雷管現(xiàn)用于時(shí)間引信、觸發(fā)引信、近炸引信、彈底引信及多用途引信等19種引信中;M100式電雷管現(xiàn)用于電子引信、近炸引信、時(shí)間引信及多用途引信中;MK71式電雷管用于24種彈藥引信中,MK96式電雷管用于彈底起爆引信等9種引信中。前蘇聯(lián)的TAT?1式火焰雷管現(xiàn)用于航彈、殺傷爆破彈、反坦克炮彈等多種彈藥引信中。
此外,有些火工品還用于專門用途的彈藥中,如美國的MK51-0式電雷管專門用于MK15式深水炸彈、MK59-0式水雷等水中彈藥及MK1式火箭彈引信中;MK70-0式電雷管用于MK46-1式小型反潛魚雷戰(zhàn)斗部引信中;一些微型電雷管多配用于具有特殊用途的彈藥及小口徑彈藥引信中,如美國M100式電雷管外形尺寸為ф2.54mm×6.35mm,用于激光制導(dǎo)炸彈引信中; M57A1式針刺雷管,其外形尺寸為ф2.19mm×6.66mm,配用于25mm、30mm、35mm、37m m及40mm等小口徑彈藥的多種引信中;前蘇聯(lián)ЭИД火花電雷管專門配用于ПГ-7、ПГ-9式反坦克火箭彈壓電引信中。
總之,越來越多的彈藥引信中采用同一種火工品是現(xiàn)裝備火工品的突出特點(diǎn),不僅提高了火工品的通用化程度,也為生產(chǎn)、儲(chǔ)存及勤務(wù)處理帶來很大方便。
火工品在民用方面主要用于工程爆破,許多毫秒級(jí)工業(yè)電雷管普遍用于工程爆破,微秒級(jí)工業(yè)電雷管用于地探、深井采油等,同時(shí)在爆炸作功方面也大量采用了工業(yè)雷管。
發(fā)展趨勢
現(xiàn)代火工品的發(fā)展與起爆藥的發(fā)展是分不開的,兩者相輔相成、相互促進(jìn),所以現(xiàn)代火工品也是向高起爆力、鈍感和安全方向發(fā)展。
1.鈍感火工品
鈍感火工品采用的起爆藥是起爆炸藥,即采用細(xì)化和鈍化的猛炸藥,從而使火工品鈍感化,使電雷管在1A、1W內(nèi)可不發(fā)火。到本世紀(jì)末,這種雷管將廣泛使用,有望取消引信傳爆序列中雷管與導(dǎo)爆管或傳爆管之間的隔離裝置。此外,還有鈍感點(diǎn)火具、爆炸線、激光火工品、液體發(fā)射藥點(diǎn)火系統(tǒng)等。隨著無殼彈的發(fā)展,可燃底火也將取代某些品種的傳統(tǒng)金屬殼底火。
2.薄膜橋電雷管
當(dāng)前,英、美等國正在研究將金屬鉻蒸鍍于基片上,形成幾微米厚的薄膜橋,然后再制成薄膜橋電雷管。這種雷管對(duì)低壓電源和壓電晶體提供的沖能特別敏感,并能承受高過載,適用于要求小型雷管和低發(fā)火能量的高速炮彈引信。
3.無起爆藥雷管
無起爆藥雷管是近年來發(fā)展最快的一種新型火工品,它包括低壓飛片雷管、沖擊片雷管及裝填某些鈷配位化合物起爆藥的雷管(CP雷管)等。無起爆藥雷管中只裝細(xì)化和鈍化的猛炸藥( 起爆炸藥),雷管可以與主裝藥對(duì)正使用而不必隔離,生產(chǎn)和使用都安全可靠,并曾在水雷中使用。今后導(dǎo)彈及大口徑炮彈、火箭彈的引信中都會(huì)采用無起爆藥雷管。
4.智能火工品
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,微型計(jì)算機(jī)正在進(jìn)入火工品,從而出現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)或引爆信號(hào)有識(shí)別能力的智能火工品,如美國研制的半導(dǎo)體橋電子雷管,由微電子線路、薄膜電阻和起爆藥組成。它不僅能在低電壓、低能量輸入時(shí)可快速點(diǎn)燃和起爆下一級(jí)裝藥,而且還具有靜電安全性能。在發(fā)火線路中加入微型計(jì)算機(jī),使其具有智能性。
5.新型非電火工品
這類火工品包括柔性導(dǎo)爆索、封閉型導(dǎo)爆索、鎧裝柔性導(dǎo)爆索、隔板起爆器等。未來的某些導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部可利用封閉型柔性導(dǎo)爆索來控制作用效果,既能遠(yuǎn)距離高速傳爆,也不會(huì)在作用時(shí)損壞鄰近部件。
6.裝填集成電路的火工品
隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,可以將具有某些功能的集成電路裝入雷管中。2000年以后,有可能大量使用裝有集成電路的精密段發(fā)雷管、電子延時(shí)雷管,且延時(shí)精度可達(dá)到±2%。
火工品常用于引燃火藥、引爆炸藥,也用作小型驅(qū)動(dòng)器,用于快速打開活門,解除保險(xiǎn)以及火箭的級(jí)間分離等。在彈藥中往往是多種火工品組成一定的序列,最終輸出爆轟波的稱為傳爆序列,輸出火焰的稱為傳火序列。
火工品是一切武器彈藥、燃燒爆炸裝置的初發(fā)能源,其體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,能在較小的外界沖能(如熱、火焰、機(jī)械、電能、激光、輻射等)作用下被激發(fā),產(chǎn)生足夠的輸出,實(shí)現(xiàn)預(yù)定的作功效果。
火工品主要由外殼、發(fā)火件和火工藥劑等組成。火工藥劑是火工品的能源,一般包括起爆藥、猛炸藥、黑火藥等。火工藥劑對(duì)火工品的敏感性、輸出威力、儲(chǔ)存安定性、勤務(wù)處理安全性及作用可靠性等有很大影響。
火工品是彈藥中最小的爆炸元件,它的可靠性和安全性直接影響彈藥威力的發(fā)揮。在槍炮彈中靠火工品點(diǎn)燃發(fā)射藥將彈丸發(fā)射出槍膛或炮膛。當(dāng)炮彈或戰(zhàn)斗部到達(dá)目標(biāo)后,又靠火工品引爆引信,然后使炮彈或戰(zhàn)斗部爆炸,完成毀傷目標(biāo)的作用。 火工品除了用于武器彈藥系統(tǒng)外,還被用于多種作功裝置中,例如用于座艙彈射、火箭的級(jí)間分離、切割、驅(qū)動(dòng)、瞬時(shí)供熱及遙測、遙控等。在美國阿波羅宇宙飛船中就裝有100多個(gè)完成各種動(dòng)作的火工品。
在民用方面,火工品多用于爆炸加工、切割鋼板、合成金剛石、石油勘探及各種工程爆破中。
對(duì)火工品的基本要求是:
(1)具有適當(dāng)?shù)母卸。火工品的感度指的是火工品?nèi)裝藥對(duì)外界沖能作用的敏感程度。為了保證火工品在使用、生產(chǎn)、運(yùn)輸、勤務(wù)處理及儲(chǔ)存時(shí)的安全或可靠發(fā)火,必須具有適當(dāng)?shù)母卸。它既要保證使用時(shí)在一定外界沖能作用下可靠發(fā)火,又要保證在生產(chǎn)、運(yùn)輸及儲(chǔ)存時(shí)的安全。
(2)具有適當(dāng)?shù)耐Α;鸸て吩诮邮芡饨鐩_能作用激發(fā)后,要有適當(dāng)?shù)妮敵鐾。它既可引起下一?jí)爆炸或燃燒元件的可靠作用,又不致使相鄰元件受到毀壞,所以火工品的輸出威力過大或過小對(duì)使用都是不利的。
(3)安定性和安全性好。要求火工品在一定條件下儲(chǔ)存時(shí),火工藥劑本身或各組分之間,以及藥劑與其接觸的材料之間,僅發(fā)生戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求允許的物理化學(xué)變化,不能發(fā)生變質(zhì)與失效,不能早爆。要保證火工品在儲(chǔ)存過程中及儲(chǔ)存后使用的安定、安全和可靠。
(4)具有抵抗外界誘發(fā)作用的能力;鸸て吩谏a(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、勤務(wù)處理及使用過程中,可能遇到各種環(huán)境力(如熱、氣壓、靜電、輻射、雜散電流及機(jī)械作用等)的作用,在受到環(huán)境力作用時(shí),火工品不能產(chǎn)生性能衰變失效,也不能敏化引發(fā),以保證安全可靠和作用可靠。
(5)適宜的經(jīng)濟(jì)性。要求火工品在滿足使用要求時(shí),應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡單,符合標(biāo)準(zhǔn)化和通用化要求。
發(fā)展沿革
火工品舊稱火具,是伴隨火器出現(xiàn)的,中國四大發(fā)明之一的火藥(后稱黑火藥)就是最早用來裝填火工品的火工藥劑。公元8~9世紀(jì),在中國就出現(xiàn)了古老的火工品,當(dāng)時(shí)作戰(zhàn)雙方利用軟紙包住火藥粉作成紙捻,形成火信或火線,點(diǎn)燃古代火器中的火藥,用以發(fā)射火器中的鐵砂。在1480年至1495年間,著名的意大利科學(xué)家達(dá)?芬奇發(fā)明了輪發(fā)燧石槍機(jī),用燧石的火花點(diǎn)燃火藥池,再由火藥池點(diǎn)燃火藥,將彈丸發(fā)射出去。火藥池是繼火線、火信后的又一種火工品,以后隨著槍機(jī)的改進(jìn),火藥池也逐漸成了火藥餅,這就是底火的雛形。這一時(shí)期,也有將散裝細(xì)火藥粉裝在紙管內(nèi)制成引火燭的,用火線引燃引火燭,再引燃火藥,達(dá)到發(fā)射彈丸的目的。18世紀(jì),歐洲人把細(xì)黑火藥(火藥)粉裝入紙殼、木殼或鐵殼內(nèi),制成傳火管,這又是一種古代火工品。早期的火工品作用可靠性很低,常常發(fā)生瞎火現(xiàn)象。
隨著火工藥劑的發(fā)展,也促進(jìn)了火工品的發(fā)展,特別是1799年英國科學(xué)家E.霍華德發(fā)明了雷汞,1807年蘇格蘭人發(fā)明了以氯酸鉀、硫、碳混合的第一種擊發(fā)藥,為火工品的發(fā)展歷史翻開了新的一頁。1814年,美國首先試驗(yàn)將擊發(fā)藥裝于鐵盂中用于槍械。1817年,美國人艾格把擊發(fā)藥壓入銅盂中,從此火帽誕生了。同年,第一個(gè)帶火帽的槍械引入了美國。1840年至1842年將這種火帽用于槍彈和炮彈中,火帽的應(yīng)用對(duì)后膛裝填射擊武器的發(fā)展具有十分重要的意義,并獲得了迅速發(fā)展。火帽主要用于金屬子彈藥殼的中心,由槍機(jī)撞擊發(fā)火,現(xiàn)代自動(dòng)武器的槍彈仍采用這種結(jié)構(gòu)。19世紀(jì)末,將撞擊火帽裝入傳火管,用此組合件點(diǎn)燃藥筒中的發(fā)射藥。1897年火帽和點(diǎn)火管組合件發(fā)展成撞擊底火后,更換了19世紀(jì)前半期點(diǎn)燃火炮中發(fā)射藥的摩擦式傳火管。
19世紀(jì)初,法國人徐洛首先利用電流使火藥發(fā)火,制成了電火工品。1830年,美M.肖取得了火花電火工品的專利,首先用于紐約港的爆破工程,直到20世紀(jì)初才開始用于海炮。1831 年,英國人W.畢克福德發(fā)明了導(dǎo)火索。
由于19世紀(jì)末至20世紀(jì)初相繼出現(xiàn)了疊氮化鉛、四氮烯及三硝基間苯二酚鉛等起爆藥,為火工品改善性能和增加品種提供了有利條件,對(duì)身管武器和彈藥的發(fā)展起了決定性的作用。第二次世界大戰(zhàn)期間,由于火箭彈、反坦克破甲彈、原子彈等新型彈藥的出現(xiàn)和發(fā)展,也促進(jìn)了電雷管、電點(diǎn)火管的發(fā)展。這一時(shí)期,世界各國對(duì)長期用作延期藥的黑火藥也進(jìn)行了大量的研究,解決了它因吸濕和氣體產(chǎn)物多致使延期時(shí)間不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。美、英等國研制出了硅和鉛丹的混合延期藥,而后又相繼出現(xiàn)了眾多的微氣體延期藥。
中國明代《武備志》等史書內(nèi)所記載的槍炮、地雷和水雷中所使用的點(diǎn)火具、導(dǎo)火索、火槽及點(diǎn)火藥構(gòu)成的組合體就是爆炸序列的雛形。18世紀(jì)在機(jī)械觸發(fā)引信中出現(xiàn)了無隔爆件的爆炸序列,促進(jìn)了彈藥的發(fā)展,但其感度過高,易發(fā)生膛炸,使彈丸初速受到了限制。19世紀(jì) 90年代將其改進(jìn)為隔爆式爆炸序列,提高了安全性,奠定了現(xiàn)代彈藥爆炸序列的基本結(jié)構(gòu)。
性能特點(diǎn)
火工品是彈藥中的最小爆炸元件,是彈藥必不可少的組成部分,也是引發(fā)彈藥可靠爆炸的初始激發(fā)能源。它的可靠性與安全性直接影響彈藥爆炸威力的發(fā)揮;鸸て返幕咎攸c(diǎn)是體積小,在較小的外界沖能作用下即可激發(fā),而且激發(fā)后反應(yīng)速度快,并具有相當(dāng)?shù)墓β屎屯,是彈藥中最敏感的爆炸元件。因此火工品既要在一定的外界沖能作用下可靠發(fā)火,又要保證平時(shí)安全,還要輸出足夠的能量,以保證下一級(jí)裝藥發(fā)火。
火帽是一種比較小的,激發(fā)后產(chǎn)生爆燃,起點(diǎn)燃作用的圓柱形爆炸元件。在較小的機(jī)械能( 針刺、撞擊、摩擦)、電能作用下即可引發(fā),噴出火焰,引燃發(fā)射藥、點(diǎn)火藥、延期藥、導(dǎo)火索或火焰雷管等。所以衡量火帽的性能參數(shù)是適當(dāng)?shù)母卸、火焰長度或點(diǎn)火距離。
底火是靠輸入機(jī)械能或電能刺激而發(fā)火的引燃性火工品,用于輸出火焰引燃發(fā)射藥或傳火藥包,是發(fā)射裝藥或傳火序列的第一級(jí)火工品?孔矒糇饔冒l(fā)火的稱撞擊底火,用于絕大部分的槍炮彈;靠電能作用發(fā)火的稱電底火(亦稱電火帽),用于絕大部分導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部和部分火箭彈戰(zhàn)斗部。炮彈底火較為復(fù)雜,一般由底火體、火帽、火臺(tái)、傳火藥、閉氣塞和蓋片組成。
底火應(yīng)具有適當(dāng)?shù)母卸、合適的點(diǎn)火能力以及足夠的耐壓強(qiáng)度。
雷管是能在較小的外界沖能激發(fā)后輸出爆轟能量的管狀爆炸元件,種類繁多,性能各異。
一般雷管的裝藥有三層,第一層是發(fā)火藥,有較高的感度,最先接受外界刺激而發(fā)火。火焰雷管和橋絲式電雷管的發(fā)火藥多采用對(duì)火焰和熱橋絲敏感的三硝基間苯二酚鉛;針刺雷管多采用對(duì)撞擊敏感的針刺藥。延期雷管的發(fā)火藥之后還有延期藥,以保證規(guī)定的延期時(shí)間。第二層是中間裝藥或過渡裝藥,在接受第一層裝藥產(chǎn)生的爆燃能量后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z,多采用疊氮化鉛等起爆藥。第三層是底裝藥或輸出裝藥,用以增強(qiáng)爆轟輸出能量,保證雷管的起爆能力,多采用RDX、HMX和PETN等猛炸藥。在礦井中,為防止引起粉塵和沼氣爆炸,在礦井用的雷管裝藥內(nèi)還摻有鹽、蠟和醋酸丁酯等消焰劑。有些起爆藥雷管只裝一層猛炸藥,靠橋絲、橋膜或半導(dǎo)體橋爆炸氣化產(chǎn)生的熱等離子體或飛片引爆。由于所有的雷管被激發(fā)后均輸出爆轟能量,以引爆下一級(jí)爆炸元件或裝藥,所以衡量雷管的性能參數(shù)有雷管的感度、起爆能力等。
延期元件是利用延期藥的等速燃燒作用獲得一定延期時(shí)間的爆燃元件。包括延期藥柱、延期管、延期藥盤、延期索及延期保險(xiǎn)元件等。延期元件接受火帽給予的火焰沖能,并經(jīng)過放大而引燃傳火元件。在彈藥引信中采用延期元件是為了使彈藥穿入目標(biāo)后爆炸,增強(qiáng)破壞效應(yīng),也可用以控制某種特殊要求產(chǎn)品連續(xù)動(dòng)作的時(shí)間。衡量延期元件的性能指標(biāo)有穩(wěn)定的燃速,足夠的熱感度,良好的輸出強(qiáng)度(溫度和壓力)。
索類火工品是指具有連續(xù)細(xì)長裝藥的索性火工品。包括點(diǎn)火索、導(dǎo)火索、延期索、導(dǎo)爆索、切割索及塑料導(dǎo)爆索等,一般由外殼和藥芯組成。按用途不同,藥芯可以采用黑火藥、煙火藥及猛炸藥等。索類火工品的主要作用特點(diǎn)是可用于長距離傳火、傳爆或執(zhí)行其它功能,也可組成網(wǎng)絡(luò)實(shí)施大面積多點(diǎn)點(diǎn)火、起爆或切割,并且不受靜電、射頻及雜散電流影響。
浸漬過硝酸鉀溶液的點(diǎn)火索外徑6~8mm,燃速為0.4~1.0m/min。普通導(dǎo)火索的外徑約6mm,每燃燒lm需100~140s,可點(diǎn)燃延期藥、黑火藥、發(fā)射藥等,并可引爆火焰雷管。
一般導(dǎo)爆索的裝藥量為10~13g/m,爆速可達(dá)5000~8000m/s,可同時(shí)引爆多個(gè)炸藥裝藥,也可用來直接作功。切割索一般裝藥量為1~32g/m,有的可達(dá)106g/m以上,用雷管或?qū)П饕,可切割金屬板和電纜等。延期索裝有延期藥,通常外徑為1.8~2.4mm,燃速取決于延期藥的性能和制造工藝,國外延期藥燃速一般為1.6~36cm/s。
塑料導(dǎo)爆管是塑料管內(nèi)壁附著一層PETN、RDX或與鋁粉混合物的索類火工品,內(nèi)徑約1.4mm,外徑約3mm,裝藥量約16~20mg/m,用于引爆火焰雷管。
使用現(xiàn)狀
當(dāng)前世界各國在配用于底火及引信中的火工品時(shí),盡量使同一種火工品使用多種彈藥的底火及引信。這樣,不僅容易實(shí)現(xiàn)火工品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,而且有利于優(yōu)化火工品,促進(jìn)火工品的發(fā)展。
美軍在51種炮彈引信中所配用的雷管只有7種,即針刺雷管4種(M55式、M61式、M94式及M99 式),微型雷管1種(M100式),破甲彈引信電雷管2種(M69式、MK96式)。一種火工品又能同時(shí)配用多種類型的引信,如美國的M55針刺雷管現(xiàn)用于時(shí)間引信、觸發(fā)引信、近炸引信、彈底引信及多用途引信等19種引信中;M100式電雷管現(xiàn)用于電子引信、近炸引信、時(shí)間引信及多用途引信中;MK71式電雷管用于24種彈藥引信中,MK96式電雷管用于彈底起爆引信等9種引信中。前蘇聯(lián)的TAT?1式火焰雷管現(xiàn)用于航彈、殺傷爆破彈、反坦克炮彈等多種彈藥引信中。
此外,有些火工品還用于專門用途的彈藥中,如美國的MK51-0式電雷管專門用于MK15式深水炸彈、MK59-0式水雷等水中彈藥及MK1式火箭彈引信中;MK70-0式電雷管用于MK46-1式小型反潛魚雷戰(zhàn)斗部引信中;一些微型電雷管多配用于具有特殊用途的彈藥及小口徑彈藥引信中,如美國M100式電雷管外形尺寸為ф2.54mm×6.35mm,用于激光制導(dǎo)炸彈引信中; M57A1式針刺雷管,其外形尺寸為ф2.19mm×6.66mm,配用于25mm、30mm、35mm、37m m及40mm等小口徑彈藥的多種引信中;前蘇聯(lián)ЭИД火花電雷管專門配用于ПГ-7、ПГ-9式反坦克火箭彈壓電引信中。
總之,越來越多的彈藥引信中采用同一種火工品是現(xiàn)裝備火工品的突出特點(diǎn),不僅提高了火工品的通用化程度,也為生產(chǎn)、儲(chǔ)存及勤務(wù)處理帶來很大方便。
火工品在民用方面主要用于工程爆破,許多毫秒級(jí)工業(yè)電雷管普遍用于工程爆破,微秒級(jí)工業(yè)電雷管用于地探、深井采油等,同時(shí)在爆炸作功方面也大量采用了工業(yè)雷管。
發(fā)展趨勢
現(xiàn)代火工品的發(fā)展與起爆藥的發(fā)展是分不開的,兩者相輔相成、相互促進(jìn),所以現(xiàn)代火工品也是向高起爆力、鈍感和安全方向發(fā)展。
1.鈍感火工品
鈍感火工品采用的起爆藥是起爆炸藥,即采用細(xì)化和鈍化的猛炸藥,從而使火工品鈍感化,使電雷管在1A、1W內(nèi)可不發(fā)火。到本世紀(jì)末,這種雷管將廣泛使用,有望取消引信傳爆序列中雷管與導(dǎo)爆管或傳爆管之間的隔離裝置。此外,還有鈍感點(diǎn)火具、爆炸線、激光火工品、液體發(fā)射藥點(diǎn)火系統(tǒng)等。隨著無殼彈的發(fā)展,可燃底火也將取代某些品種的傳統(tǒng)金屬殼底火。
2.薄膜橋電雷管
當(dāng)前,英、美等國正在研究將金屬鉻蒸鍍于基片上,形成幾微米厚的薄膜橋,然后再制成薄膜橋電雷管。這種雷管對(duì)低壓電源和壓電晶體提供的沖能特別敏感,并能承受高過載,適用于要求小型雷管和低發(fā)火能量的高速炮彈引信。
3.無起爆藥雷管
無起爆藥雷管是近年來發(fā)展最快的一種新型火工品,它包括低壓飛片雷管、沖擊片雷管及裝填某些鈷配位化合物起爆藥的雷管(CP雷管)等。無起爆藥雷管中只裝細(xì)化和鈍化的猛炸藥( 起爆炸藥),雷管可以與主裝藥對(duì)正使用而不必隔離,生產(chǎn)和使用都安全可靠,并曾在水雷中使用。今后導(dǎo)彈及大口徑炮彈、火箭彈的引信中都會(huì)采用無起爆藥雷管。
4.智能火工品
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,微型計(jì)算機(jī)正在進(jìn)入火工品,從而出現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)或引爆信號(hào)有識(shí)別能力的智能火工品,如美國研制的半導(dǎo)體橋電子雷管,由微電子線路、薄膜電阻和起爆藥組成。它不僅能在低電壓、低能量輸入時(shí)可快速點(diǎn)燃和起爆下一級(jí)裝藥,而且還具有靜電安全性能。在發(fā)火線路中加入微型計(jì)算機(jī),使其具有智能性。
5.新型非電火工品
這類火工品包括柔性導(dǎo)爆索、封閉型導(dǎo)爆索、鎧裝柔性導(dǎo)爆索、隔板起爆器等。未來的某些導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部可利用封閉型柔性導(dǎo)爆索來控制作用效果,既能遠(yuǎn)距離高速傳爆,也不會(huì)在作用時(shí)損壞鄰近部件。
6.裝填集成電路的火工品
隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,可以將具有某些功能的集成電路裝入雷管中。2000年以后,有可能大量使用裝有集成電路的精密段發(fā)雷管、電子延時(shí)雷管,且延時(shí)精度可達(dá)到±2%。
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