火工品安保一體化設(shè)計及制備方法研究.pdf

1、本文主要研究了火工品安保內(nèi)置設(shè)計原理和制備工藝，通過電子安保、機械安保的雙重設(shè)計及與平面點火器的耦合，實現(xiàn)了安保機構(gòu)與火工品一體化設(shè)計，使火工品具有解除保險、恢復(fù)保險、點火/起爆、傳火/傳爆等功能。在理論和實驗研究的基礎(chǔ)上，獲得了火工品安保一體化設(shè)計原理樣機，并對樣機各組成部分的功能和性能進行了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)火工品安保一體化結(jié)構(gòu)包含電子安保層、裝藥層、機械安保層和輸出層。其中電子安保層由三個常閉微開關(guān)、

2、一個常開微開關(guān)以及兩個平面點火器組成，通過邏輯控制實現(xiàn)解除保險、恢復(fù)保險、二次解除保險、絕火和發(fā)火功能;機械安保層由帶滑塊的微彈簧和卡銷等構(gòu)成，處于輸入裝藥層與輸出裝藥層中間;當(dāng)接受到機械解保命令時，電子安保中的平面點火器加熱點燃輸入裝藥層中的點火藥產(chǎn)生氣體推動卡銷解除保險。
　　(2)利用ANSYS Workbench軟件分別對微開關(guān)和點火器中的加熱電阻進行電熱過程以及微機械安保層卡銷解保靜力學(xué)過程進行了仿真。電熱過程仿真分析結(jié)

3、果表明，所設(shè)計的2＃和3＃結(jié)構(gòu)蛇形加熱電阻最高加熱溫度可以達到800℃以上，在橋區(qū)拐角處更易形成熱點效應(yīng);在恒壓發(fā)火條件下，電阻越小，升溫速率越快?？ㄤN解保靜力學(xué)仿真結(jié)果表明，微彈簧最佳加工材料為65彈簧錳鋼，線寬為0.2mm時微彈簧解除保險所需的理論壓強為4.3MPa。
　　(3)對火工品安保一體化原理樣機的制備方法進行研究。采用MEMS工藝在硅基底上制備了常閉微開關(guān)、常開微開關(guān)以及平面點火器;采用微細加工方法制作帶滑塊的微彈簧

4、、卡銷和藥室;用黑火藥作為點火藥，在平面點火器的作用下燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體完成機械解保;初步設(shè)計了控制電路模塊，實現(xiàn)了火工品安保一體化的邏輯控制。
　　(4)對電子安保層和機械安保層進行功能性驗證，測試結(jié)果表明:2＃蛇形加熱電阻，在電壓28V通電時間為1.89s條件下，溫度達到540℃以上，與電熱仿真分析結(jié)果相符合，常閉微開關(guān)和常開微開關(guān)能可靠地實現(xiàn)電路開關(guān)轉(zhuǎn)換功能，驗證了電子安保的設(shè)計功能;采用5mg黑火藥為點火藥，成功解除機械