勤务处理中引信的力学环境

在勤务处理中，引信会受到震动、冲击和撞击。引信零件除受直接的撞击力外，还会受到因震动和冲击所产生的相对于引信体的冲击惯性力。当力的方向与引信零件解除保险运动方向一致时，这些力的危害达到最大。而且，作用于引信零件上的这些力，绝大部分都要靠试验测得，很少能用理论公式准确计算。

在勤务处理中，由于偶然跌落和撞击，引信零件会受到惯性力。此惯性力的大小和作用时间的长短与弹丸质量、包装方式、跌落高度、撞击姿态、地面性质及引信的结构等因素有关。在有包装和无包装情况下，用不同的弹丸质量，从不同的跌落高度向不同目标（水泥、黏土、木材、钢板等）进行跌落试验，所产生的惯性力大小差别极大。对于硬目标（如铸铁板、钢板等），跌落冲击加速度的峰值可达重力加速度（g）的几万倍，但作用时间很短，通常为几十微秒到几百微秒；对于软目标（如土地、胶合板、木地板等），跌落冲击加速度的峰值小，只是重力加速度的几百倍，但作用时间长，通常为几百微秒到几毫秒。对于引信在跌落和撞击过程中所经受的惯性力，由于影响因素很多，通常都用试验测得其变化规律，总结出经验公式，为引信安全性设计提供依据。

在无包装情况下，81mm迫击炮弹尾部向下跌落试验时的加速度曲线如图2-1所示。从图中看出，从15.25m高度落至土地时，冲击加速度峰值为280g，持续作用时间约10ms；而从同样高度落向钢板时，冲击加速度峰值约为12000g，持续作用时间约为370 µs。

图2-1　81mm迫击炮弹的跌落加速度曲线
（a）从30.5m落向土地；（b）从30.5m落向钢板；（c）从12.25m落向土地；（d）从12.25m落向钢板

为检验引信在勤务处理落下时的安全性，要从每批引信成品中抽出若干发进行落下试验。一般规定，常规弹药用的引信装在规定的填砂弹或试验弹上以规定的高度（1.5m、3m或12m）和规定的姿态向铸铁板落下时，要求引信不解除保险。在这种试验条件下，冲击加速度的峰值较大，但持续时间短。对某些低速弹用引信来说，这不一定是最严格的考验条件。相反，弹丸以较大的速度向软目标（如硬土地、沥青地等）落下可能是更严格的试验条件。

在运输过程中，引信零件相对于弹丸受到的周期性振动或脉动式激震称为运输环境力。用畜力车、汽车、火车、轮船和飞机运输时，由于路面不平、铁轨衔接凸凹、桨叶和发动机振动、海浪和气浪影响、运载工具启动和制动等原因，就会产生这种周期性振动和激震。

正常火车运输中，上下振动的惯性加速度一般为（3～4）g，最大值不大于20g，速度变化所引起的前后撞击加速度可达（3～5）g，平时刹车产生的加速度为0.2g，紧急刹车可达（0.4～0.5）g。

汽车运输振动比火车严重，例如汽车在颠簸很厉害的恶劣路面上行驶时，若包装箱不固定，则包装箱互相碰撞所产生的碰击加速度可达300g。激震的持续时间对引信也有威胁。根据实测，卡车运输中路面引起的典型激震为9g，波形的增长时间为12ms，持续时间20ms。汽车刹车时的减加速度大约为0.7g。在恶劣路面上高速行驶时，上下颠簸的加速度达10g。

船舶的振动，大部分是由螺旋桨轴和螺旋桨叶片频率共振产生的。甲板的自然频率在10～100Hz之间，隔舱结构的自然频率在25Hz以上。大多数活塞式发动机的运输机，其振动频率在40～200Hz之间，加速度通常为2g，偶然可达20g。

一般来说，运输条件下惯性力峰值比投掷和坠落时的值要小。但是周期性的作用次数很多，因而有可能破坏引信零件配合，特别是螺纹配合、压配合、黏接合和铆接合，使引信零件产生永久变形与松动、药柱破裂，以及敏感的火工品提前作用。当引信中弹簧系统的自振频率与运输中的振动或颠簸的频率十分接近，且惯性力的值又相当大时，弹簧系统会产生谐振，甚至使机构提前动作。

为考验引信在运输中的安全性，每批引信都要抽出一定的数量进行运输模拟试验。运输模拟试验有两类：一类着重模拟运输中的冲击，如振动试验和磕碰（颠簸）试验；另一类着重模拟运载工具自身的振动频率，如用高频振动试验台进行的高频振动试验。试验要求是，经规定次数的振动后，引信零件不能产生相对移动和变形及破坏，并能正常使用，火工品不应发火或爆炸。

空投过程中的环境力，主要是开伞时的直线惯性力和着地时的冲击惯性力。开伞时的直线惯性力与飞机速度、空投高度、空投物质量、降落伞类型及开伞时间等因素有关。着地时的冲击惯性力与着地速度、包装情况、地面性质等因素有关，其中冲击惯性力可达零件重力的几十到几百倍。如降落伞发生故障，着地时的冲击惯性力可达零件重力的几千倍。空投过程所产生的惯性力可能造成引信误动作。

在炮弹装填时，引信可能受到直接的碰撞力和冲击惯性力。往炮膛输弹时的不正确操作或输弹机的故障，可能使引信头部与炮尾直接相撞，造成引信变形或零件松动。输弹机能以每秒几米甚至几十米的速度向炮膛输送炮弹。当弹带与膛线起始部相碰或药筒底部与炮尾相碰时，炮弹的运动突然停止，使引信零件受到相当大的前冲力，其值可达零件重力的1000倍以上。如海双30火炮，当手动输弹时，其最大前冲力为引信零件重力的1200倍；当输弹机以9.6m/s的速度输弹时，其前冲力为零件重力的2177倍。

装填中引信零件受到的另一个力是侧向惯性力。在弹丸刚进入炮膛时，弹丸轴线与炮膛轴线不会完全重合，弹丸在膛内运动过程中会与炮膛产生碰击并与炮膛对正，这时引信零件相对弹丸受到侧向惯性力。发射时的侧向加速度可能大于10000g。