1.3 国内外起爆技术研究状况
1.3.1 国外起爆技术研究
钝感弹药引爆问题的研究,是继钝感弹药的发展而出现的,因此对于它的研究倍受各国的重视,并已取得了显著的成果。解决钝感弹药的起爆问题,国外通常采用两种办法,一种是研究新型高能钝感传爆药,另一种是研究新型高能的传爆药装药结构。例如,为了可靠引爆美国三军通用现役改进型钝感弹药中的钝感主装药,美国海军水面武器中心的Spahn于1992年研制了环形传爆药高能引爆系统。该系统由钝感主装药、环形传爆药、环形雷管(或普通雷管加一层传爆药)组成,将一个具有一定高度、内径和外径的环形传爆药柱与中间凸起的PBX型钝感主装药相连,传爆药环可由一个环形雷管起爆。据资料报道,使用这种技术比常规圆柱体引爆技术引爆同样药量的钝感主装药所用的传爆药量减少了68%。
出于同样的研究背景,Spahn还研制了一种埋入反射筒(或板)式的高能引爆系统,其序列包括主装药、埋入主装药内部的传爆药、引爆传爆药用的雷管及埋入主装药内位于传爆药四周的反射筒(或板)。其原理是:具有一面向传爆药的高阻抗表面的筒(或板),将会使传爆药的冲击波以垂直角度撞到该面时,导致向传爆药反射。这将增加传爆药与筒(或板)之间的主装药内应力直到这部分主装药起爆,继而导致整个主装药起爆,这一板(或筒)式结构具有聚能和定向作用。一旦圆柱体内传爆药爆轰,冲击波将会传爆到高阻抗表面,并朝传爆药区反射,从而导致介于两者之间的主装药压力近似为无反射装置的两倍。在标准方法中,引爆65lb(1lb=0.45359237kg)的PBXW-122炸药,需要ϕ5.0in×3.0in(1in=0.0254m)的PBXN-110传爆药,而使用反射筒(或板)后,仅需ϕ3.0in×3.3in的传爆药,用量减少了64%。
美国空军对通用炸药MK82进行钝感化研究时,试验了一种半球形传爆药引爆技术,资料介绍使用该技术用较少的半球形传爆药可得到一个较大的输出,并且压力波形在整个输出表面更为一致。
美国空军也研制出适用于较大临界直径炸药(改进型AFX-644)的威力更大的传爆药设计。它使用两类传爆药,一类是冲击波感度介于CH-6和PBX-9502之间的装在引信室内的替代传爆药PBXN-7,另一类是在引信外部的辅助传爆药PBX-9502。这种序列能增加其输出,其优点是引信结构不做太大的变化,从而使基础导引药结构得以应用。目前,可能发展的两个方向是:传爆药与主装药的紧密结合及引信孔中传爆药采用半球形。
戴维研究所Snyder提出了自锻破片式爆炸序列。其基本思想是在主装药和传爆药之间提供一个炸高。一个小引信传爆药与一半球铝形罩相接触形成一小型自锻弹丸,当其发射时,铝弹丸的高速伴随自燃性能可使主装药引爆。在经受枪弹或飞片撞击时,大多数情况下,引信传爆药将以非对称形式反应,从而不会引起主装药的剧烈反应。
此外,为了改善传爆药柱的装药性能和起爆性能,国外在研究粒状类传爆药压装成型的基础上,还大力研究和采用柔性、塑性等新的传爆药及其相关装药工艺,例如挤压成型工艺、浇注成型工艺等,为传爆药装药结构研究拓宽了渠道。
1.3.2 国内起爆技术研究
我国关于钝感弹药起爆问题的研究起步比较晚,在20世纪90年代关于安全传爆药的研制取得了一些成果,研制出了A5、JO-9C等新型安全传爆药,但关于传爆药装药结构的研究工作进行得很少,因而无法从根本上解决钝感弹药的起爆问题。
20世纪90年代初期,胡双启对圆柱形传爆药柱的优化设计进行了一些基础性研究,并且提出了传爆药柱的输出存在最佳药柱高径比的问题。20世纪90年代后期,华北工学院(2004年更名为中北大学)对环形、半球形传爆药装药结构进行了技术研究,并已取得了明显的效果。对于起爆常规的TNT主装炸药,新结构传爆药的起爆能力较传统圆柱形传爆药的起爆能力提高约20%~30%,这一结果对于提高传爆药柱的起爆能力、降低传爆药量具有一定的现实意义。1998年,王英红研究了新概念传爆药柱,其中就有一种外锥内环形的传爆药柱,她通过实验得出,在达到相同的起爆效果下,这种新结构的传爆药柱比普通圆柱形传爆药柱节省药量28%。2000年,夏昌敬在其硕士论文中研究了外圆半球形和外锥半球形传爆药柱的起爆能力,实验得出,这两种传爆药柱的起爆能力比普通圆柱形传爆药柱的起爆能力要高,相同起爆效果下,至少节约药量30%。2001年,任俊梅研究了半球形传爆药柱,实验得出,这种半球形传爆药柱对于临界起爆面积大的炸药有很好的效果。2004年,邰玲研究了多点起爆下的环形和锥环形两种传爆药柱的起爆能力,实验得出,在达到相同的起爆效果的情况下,多点起爆条件下的环形和锥环形传爆药柱使用的药量要比圆柱形的少30%(至少)。
我国关于多点起爆网络技术的研究始于20世纪70年代末,中国工程物理研究院进行了小尺寸传爆药的理论与实验研究,其目的是将爆炸网络技术应用于核武器的同步起爆。
20世纪80年代,中国兵器工业第二一三研究所、北京理工大学等在药剂开发、网络组件设计、组网工艺等方面都取得了突破,对常规武器用爆炸网络进行了广泛的研究与探讨,先后对刚性爆炸网络及其装药方法进行了研究,在挤抹法的基础上研究了挤注法装药,并研究了利用柔性导爆索制造爆炸网络的方法。
20世纪90年代后期,爆炸网络技术从基础研究转到向常规武器的应用研究。我国已有两种串联战斗部的型号研制使用简单的爆炸逻辑网络技术实现二次延期起爆,有一种鱼雷和一种子弹的起爆系统使用了多点同步起爆网络实现调整波形的目的。
对于钝感弹药的引爆问题,国际上总的发展方向是寻求各种新型高能起爆系统,这种系统应具有体积小,起爆能力大,安全性好,成本低等综合性能。在传爆药结构设计方面,笔者进行了大量研究,并取得了一些成果。