>>> 内容中心

主页 > 新闻中心

火工品
时间:2017/7/12   来源:本站   点击:3345次
火工品是装有火工药剂,在很小的外界冲能激发下一次性燃烧和爆炸后,释放出大功率能量,起引燃、引爆或特种效应作用的元件或装置。按输出特性,火工品可分为:(1)引燃火工品,包括火帽、底火、点火管、导火索等;(2)引爆火工品,包括雷管、导爆索、导爆管、传爆管等;(3)其它火工品,包括延期装置、切割装置、爆炸分离装置、驱动器等。此外,由于输入的激发能不同,雷管又可细分为电雷管、针刺雷管及火焰雷管;火帽还可细分为撞击火帽、针刺火帽和电火帽等。
    火工品常用于引燃火药、引爆炸药,也用作小型驱动器,用于快速打开活门,解除保险以及火箭的级间分离等。在弹药中往往是多种火工品组成一定的序列,最终输出爆轰波的称为传爆序列,输出火焰的称为传火序列。
     火工品是一切武器弹药、燃烧爆炸装置的初发能源,其体积小、结构简单、使用方便,能在较小的外界冲能(如热、火焰、机械、电能、激光、辐射等)作用下被激发,产生足够的输出,实现预定的作功效果。
     火工品主要由外壳、发火件和火工药剂等组成。火工药剂是火工品的能源,一般包括起爆药、猛炸药、黑火药等。火工药剂对火工品的敏感性、输出威力、储存安定性、勤务处理安全性及作用可靠性等有很大影响。
     火工品是弹药中最小的爆炸元件,它的可靠性和安全性直接影响弹药威力的发挥。在枪炮弹中靠火工品点燃发射药将弹丸发射出枪膛或炮膛。当炮弹或战斗部到达目标后,又靠火工品引爆引信,然后使炮弹或战斗部爆炸,完成毁伤目标的作用。  火工品除了用于武器弹药系统外,还被用于多种作功装置中,例如用于座舱弹射、火箭的级间分离、切割、驱动、瞬时供热及遥测、遥控等。在美国阿波罗宇宙飞船中就装有100多个完成各种动作的火工品。
在民用方面,火工品多用于爆炸加工、切割钢板、合成金刚石、石油勘探及各种工程爆破中。
对火工品的基本要求是:
    (1)具有适当的感度。火工品的感度指的是火工品内装药对外界冲能作用的敏感程度。为了保证火工品在使用、生产、运输、勤务处理及储存时的安全或可靠发火,必须具有适当的感度。它既要保证使用时在一定外界冲能作用下可靠发火,又要保证在生产、运输及储存时的安全。
    (2)具有适当的威力。火工品在接受外界冲能作用激发后,要有适当的输出威力。它既可引起下一级爆炸或燃烧元件的可靠作用,又不致使相邻元件受到毁坏,所以火工品的输出威力过大或过小对使用都是不利的。
    (3)安定性和安全性好。要求火工品在一定条件下储存时,火工药剂本身或各组分之间,以及药剂与其接触的材料之间,仅发生战术技术要求允许的物理化学变化,不能发生变质与失效,不能早爆。要保证火工品在储存过程中及储存后使用的安定、安全和可靠。
    (4)具有抵抗外界诱发作用的能力。火工品在生产、运输、储存、勤务处理及使用过程中,可能遇到各种环境力(如热、气压、静电、辐射、杂散电流及机械作用等)的作用,在受到环境力作用时,火工品不能产生性能衰变失效,也不能敏化引发,以保证安全可靠和作用可靠。
    (5)适宜的经济性。要求火工品在满足使用要求时,应尽可能使结构简单,符合标准化和通用化要求。
发展沿革
 
    火工品旧称火具,是伴随火器出现的,中国四大发明之一的火药(后称黑火药)就是最早用来装填火工品的火工药剂。公元8~9世纪,在中国就出现了古老的火工品,当时作战双方利用软纸包住火药粉作成纸捻,形成火信或火线,点燃古代火器中的火药,用以发射火器中的铁砂。在1480年至1495年间,著名的意大利科学家达?芬奇发明了轮发燧石枪机,用燧石的火花点燃火药池,再由火药池点燃火药,将弹丸发射出去。火药池是继火线、火信后的又一种火工品,以后随着枪机的改进,火药池也逐渐成了火药饼,这就是底火的雏形。这一时期,也有将散装细火药粉装在纸管内制成引火烛的,用火线引燃引火烛,再引燃火药,达到发射弹丸的目的。18世纪,欧洲人把细黑火药(火药)粉装入纸壳、木壳或铁壳内,制成传火管,这又是一种古代火工品。早期的火工品作用可靠性很低,常常发生瞎火现象。
    随着火工药剂的发展,也促进了火工品的发展,特别是1799年英国科学家E.霍华德发明了雷汞,1807年苏格兰人发明了以氯酸钾、硫、碳混合的第一种击发药,为火工品的发展历史翻开了新的一页。1814年,美国首先试验将击发药装于铁盂中用于枪械。1817年,美国人艾格把击发药压入铜盂中,从此火帽诞生了。同年,第一个带火帽的枪械引入了美国。1840年至1842年将这种火帽用于枪弹和炮弹中,火帽的应用对后膛装填射击武器的发展具有十分重要的意义,并获得了迅速发展。火帽主要用于金属子弹药壳的中心,由枪机撞击发火,现代自动武器的枪弹仍采用这种结构。19世纪末,将撞击火帽装入传火管,用此组合件点燃药筒中的发射药。1897年火帽和点火管组合件发展成撞击底火后,更换了19世纪前半期点燃火炮中发射药的摩擦式传火管。
    19世纪初,法国人徐洛首先利用电流使火药发火,制成了电火工品。1830年,美M.肖取得了火花电火工品的专利,首先用于纽约港的爆破工程,直到20世纪初才开始用于海炮。1831 年,英国人W.毕克福德发明了导火索。
    由于19世纪末至20世纪初相继出现了叠氮化铅、四氮烯及三硝基间苯二酚铅等起爆药,为火工品改善性能和增加品种提供了有利条件,对身管武器和弹药的发展起了决定性的作用。第二次世界大战期间,由于火箭弹、反坦克破甲弹、原子弹等新型弹药的出现和发展,也促进了电雷管、电点火管的发展。这一时期,世界各国对长期用作延期药的黑火药也进行了大量的研究,解决了它因吸湿和气体产物多致使延期时间不准确的缺点。美、英等国研制出了硅和铅丹的混合延期药,而后又相继出现了众多的微气体延期药。
中国明代《武备志》等史书内所记载的枪炮、地雷和水雷中所使用的点火具、导火索、火槽及点火药构成的组合体就是爆炸序列的雏形。18世纪在机械触发引信中出现了无隔爆件的爆炸序列,促进了弹药的发展,但其感度过高,易发生膛炸,使弹丸初速受到了限制。19世纪 90年代将其改进为隔爆式爆炸序列,提高了安全性,奠定了现代弹药爆炸序列的基本结构。   
 
性能特点
 
    火工品是弹药中的最小爆炸元件,是弹药必不可少的组成部分,也是引发弹药可靠爆炸的初始激发能源。它的可靠性与安全性直接影响弹药爆炸威力的发挥。火工品的基本特点是体积小,在较小的外界冲能作用下即可激发,而且激发后反应速度快,并具有相当的功率和威力,是弹药中最敏感的爆炸元件。因此火工品既要在一定的外界冲能作用下可靠发火,又要保证平时安全,还要输出足够的能量,以保证下一级装药发火。
     火帽是一种比较小的,激发后产生爆燃,起点燃作用的圆柱形爆炸元件。在较小的机械能( 针刺、撞击、摩擦)、电能作用下即可引发,喷出火焰,引燃发射药、点火药、延期药、导火索或火焰雷管等。所以衡量火帽的性能参数是适当的感度、火焰长度或点火距离。
底火是靠输入机械能或电能刺激而发火的引燃性火工品,用于输出火焰引燃发射药或传火药包,是发射装药或传火序列的第一级火工品。靠撞击作用发火的称撞击底火,用于绝大部分的枪炮弹;靠电能作用发火的称电底火(亦称电火帽),用于绝大部分导弹战斗部和部分火箭弹战斗部。炮弹底火较为复杂,一般由底火体、火帽、火台、传火药、闭气塞和盖片组成。
    底火应具有适当的感度、合适的点火能力以及足够的耐压强度。
    雷管是能在较小的外界冲能激发后输出爆轰能量的管状爆炸元件,种类繁多,性能各异。
    一般雷管的装药有三层,第一层是发火药,有较高的感度,最先接受外界刺激而发火。火焰雷管和桥丝式电雷管的发火药多采用对火焰和热桥丝敏感的三硝基间苯二酚铅;针刺雷管多采用对撞击敏感的针刺药。延期雷管的发火药之后还有延期药,以保证规定的延期时间。第二层是中间装药或过渡装药,在接受第一层装药产生的爆燃能量后迅速转变为爆轰,多采用叠氮化铅等起爆药。第三层是底装药或输出装药,用以增强爆轰输出能量,保证雷管的起爆能力,多采用RDX、HMX和PETN等猛炸药。在矿井中,为防止引起粉尘和沼气爆炸,在矿井用的雷管装药内还掺有盐、蜡和醋酸丁酯等消焰剂。有些起爆药雷管只装一层猛炸药,靠桥丝、桥膜或半导体桥爆炸气化产生的热等离子体或飞片引爆。由于所有的雷管被激发后均输出爆轰能量,以引爆下一级爆炸元件或装药,所以衡量雷管的性能参数有雷管的感度、起爆能力等。
    延期元件是利用延期药的等速燃烧作用获得一定延期时间的爆燃元件。包括延期药柱、延期管、延期药盘、延期索及延期保险元件等。延期元件接受火帽给予的火焰冲能,并经过放大而引燃传火元件。在弹药引信中采用延期元件是为了使弹药穿入目标后爆炸,增强破坏效应,也可用以控制某种特殊要求产品连续动作的时间。衡量延期元件的性能指标有稳定的燃速,足够的热感度,良好的输出强度(温度和压力)。
    索类火工品是指具有连续细长装药的索性火工品。包括点火索、导火索、延期索、导爆索、切割索及塑料导爆索等,一般由外壳和药芯组成。按用途不同,药芯可以采用黑火药、烟火药及猛炸药等。索类火工品的主要作用特点是可用于长距离传火、传爆或执行其它功能,也可组成网络实施大面积多点点火、起爆或切割,并且不受静电、射频及杂散电流影响。
    浸渍过硝酸钾溶液的点火索外径6~8mm,燃速为0.4~1.0m/min。普通导火索的外径约6mm,每燃烧lm需100~140s,可点燃延期药、黑火药、发射药等,并可引爆火焰雷管。
    一般导爆索的装药量为10~13g/m,爆速可达5000~8000m/s,可同时引爆多个炸药装药,也可用来直接作功。切割索一般装药量为1~32g/m,有的可达106g/m以上,用雷管或导爆索引爆,可切割金属板和电缆等。延期索装有延期药,通常外径为1.8~2.4mm,燃速取决于延期药的性能和制造工艺,国外延期药燃速一般为1.6~36cm/s。
塑料导爆管是塑料管内壁附着一层PETN、RDX或与铝粉混合物的索类火工品,内径约1.4mm,外径约3mm,装药量约16~20mg/m,用于引爆火焰雷管。
 
使用现状
 
     当前世界各国在配用于底火及引信中的火工品时,尽量使同一种火工品使用多种弹药的底火及引信。这样,不仅容易实现火工品的系列化、标准化和通用化,而且有利于优化火工品,促进火工品的发展。
    美军在51种炮弹引信中所配用的雷管只有7种,即针刺雷管4种(M55式、M61式、M94式及M99 式),微型雷管1种(M100式),破甲弹引信电雷管2种(M69式、MK96式)。一种火工品又能同时配用多种类型的引信,如美国的M55针刺雷管现用于时间引信、触发引信、近炸引信、弹底引信及多用途引信等19种引信中;M100式电雷管现用于电子引信、近炸引信、时间引信及多用途引信中;MK71式电雷管用于24种弹药引信中,MK96式电雷管用于弹底起爆引信等9种引信中。前苏联的TAT?1式火焰雷管现用于航弹、杀伤爆破弹、反坦克炮弹等多种弹药引信中。
    此外,有些火工品还用于专门用途的弹药中,如美国的MK51-0式电雷管专门用于MK15式深水炸弹、MK59-0式水雷等水中弹药及MK1式火箭弹引信中;MK70-0式电雷管用于MK46-1式小型反潜鱼雷战斗部引信中;一些微型电雷管多配用于具有特殊用途的弹药及小口径弹药引信中,如美国M100式电雷管外形尺寸为ф2.54mm×6.35mm,用于激光制导炸弹引信中; M57A1式针刺雷管,其外形尺寸为ф2.19mm×6.66mm,配用于25mm、30mm、35mm、37m m及40mm等小口径弹药的多种引信中;前苏联ЭИД火花电雷管专门配用于ПГ-7、ПГ-9式反坦克火箭弹压电引信中。
    总之,越来越多的弹药引信中采用同一种火工品是现装备火工品的突出特点,不仅提高了火工品的通用化程度,也为生产、储存及勤务处理带来很大方便。
火工品在民用方面主要用于工程爆破,许多毫秒级工业电雷管普遍用于工程爆破,微秒级工业电雷管用于地探、深井采油等,同时在爆炸作功方面也大量采用了工业雷管。
 
发展趋势
 
    现代火工品的发展与起爆药的发展是分不开的,两者相辅相成、相互促进,所以现代火工品也是向高起爆力、钝感和安全方向发展。
  1.钝感火工品
    钝感火工品采用的起爆药是起爆炸药,即采用细化和钝化的猛炸药,从而使火工品钝感化,使电雷管在1A、1W内可不发火。到本世纪末,这种雷管将广泛使用,有望取消引信传爆序列中雷管与导爆管或传爆管之间的隔离装置。此外,还有钝感点火具、爆炸线、激光火工品、液体发射药点火系统等。随着无壳弹的发展,可燃底火也将取代某些品种的传统金属壳底火。
  2.薄膜桥电雷管
    当前,英、美等国正在研究将金属铬蒸镀于基片上,形成几微米厚的薄膜桥,然后再制成薄膜桥电雷管。这种雷管对低压电源和压电晶体提供的冲能特别敏感,并能承受高过载,适用于要求小型雷管和低发火能量的高速炮弹引信。
  3.无起爆药雷管
    无起爆药雷管是近年来发展最快的一种新型火工品,它包括低压飞片雷管、冲击片雷管及装填某些钴配位化合物起爆药的雷管(CP雷管)等。无起爆药雷管中只装细化和钝化的猛炸药( 起爆炸药),雷管可以与主装药对正使用而不必隔离,生产和使用都安全可靠,并曾在水雷中使用。今后导弹及大口径炮弹、火箭弹的引信中都会采用无起爆药雷管。
  4.智能火工品
    随着微电子技术的发展,微型计算机正在进入火工品,从而出现了对目标或引爆信号有识别能力的智能火工品,如美国研制的半导体桥电子雷管,由微电子线路、薄膜电阻和起爆药组成。它不仅能在低电压、低能量输入时可快速点燃和起爆下一级装药,而且还具有静电安全性能。在发火线路中加入微型计算机,使其具有智能性。
  5.新型非电火工品
    这类火工品包括柔性导爆索、封闭型导爆索、铠装柔性导爆索、隔板起爆器等。未来的某些导弹战斗部可利用封闭型柔性导爆索来控制作用效果,既能远距离高速传爆,也不会在作用时损坏邻近部件。
  6.装填集成电路的火工品
     随着集成电路技术的迅速发展,可以将具有某些功能的集成电路装入雷管中。2000年以后,有可能大量使用装有集成电路的精密段发雷管、电子延时雷管,且延时精度可达到±2%。
网站首页 公司简介 经理致辞 新闻中心 产品展示 企业资质 销售网络 联系我们