压电发火机构的电路结构

压电发火机构的电路结构设计应考虑电路连接方式、电路转换开关、电气绝缘等因素。

压电引信通常由头部和底部两部分组成，其电路连接包括头部机构与底部机构之间的连接，以及这两个机构内部各元件间的连接。头部机构与底部机构之间的电连接，都是以导电弹体作为一极（称为外电路或接地极），如果弹体为非金属材料，可在弹体内壁涂镀或银嵌一层导电金属；另一极采用高强度的导线或金属零件（称为内电路）。机构内部的电连接大都是靠金属零件之间的良好接触来实现，少数也可用焊接来连接。

绝缘性能是保证压电发火机构正确工作的重要性能指标之一，它包括绝缘电阻和绝缘强度。压电发火机构中用作绝缘的零件，除了实现电气绝缘以外，在结构上往往还有其他功用，如支撑、夹紧、连接等，因此对绝缘零件的设计应从机械性能和电气性能两个方面综合考虑。另外，机构的绝缘性能不仅与绝缘材料本身的性能和结构有关，还与电极形状、电极间距离、电压特性、电压持续时间、环境温度等因素有关，应从材料、结构、工艺、生产和装配环境、检验等多方面加以保证。

压电发火机构中的转换开关是电路结构设计的重点，包括电雷管短路开关、压电陶瓷短路开关、储能开关、碰击开关、擦地炸开关等。对转换开关的基本要求是：接通确实，触点接触电阻小，分布电容小；断开可靠，断开时绝缘电阻和绝缘强度高；开关运动灵活、适时准确。电路及其所选用的原件不同，以上要求的严格程度和侧重面也不同。对于桥丝式电雷管的短路开关，由于雷管本身的电阻很小，要求其短路开关的接触电阻更小，才能起到短路保护的作用；对于火花式和中间式电雷管的短路开关来说，接触电阻则不像桥丝式要求的那样严格，但对开关打开后的绝缘性能要求却很高。

电雷管短路开关和碰击式压电发火机构的陶瓷短路开关都属于电路的保险机构，平时和发射时应保证雷管和压电陶瓷可靠短路，弹丸飞出炮口一定距离后打开电路。由于隔爆机构开始运动的时间也有这一要求，所以这类开关多与隔爆机构结合在一起，在解除隔爆的同时，开关完成电路状态转换的动作。根据电雷管结构的不同，实现电路转换开关的典型结构分别如图4-37～图4-39所示。

图4-37　独角式电雷管的转换开关

图4-38　屏蔽式电雷管的转换开关

图4-39　引线式电雷管的转换开关

图4-37中的短路套式压电陶瓷的短路开关的导电套平时是独角电雷管的短路开关，解除隔爆时，它随着滑块的运动，先打开雷管的短路，接着将雷管接入压电陶瓷电路，因而又起到接电开关的作用。图4-38中的接电销和传爆管盖中央凸起部都是雷管的接电开关，因为是屏蔽式电雷管，不必也不能设置雷管短路开关。图4-39中的接电簧片和短路簧片用作引线式电雷管的短路和接电开关，在转子转动过程中，簧片打开雷管的短路，或者打开雷管的短路并把雷管接入压电陶瓷电路。

利用后坐力压电的发火机构，其储能开关的运动必须依赖于后坐力的变化。根据电路原理的不同，可以在后坐力增加时完成开关的转换。这时，将开关与惯性保险机构结合在一起，随着保险机构解除保险的运动，实现开关的转换。如图4-40中的弹簧-惯性筒-钢珠保险机构，其同时也是压电陶瓷的储能开关。也可以在后坐力峰值前后的上升段与下降段完成闭合和开启的转换，如图4-41中的悬臂梁式储能开关簧片，该机构其实就是图4-31所示机构的一部分。

图4-40　弹簧惯性式储能开关

图4-41　悬臂梁式储能开关

碰击开关是储能式压电发火机构所必需的装置，设在头部机构中。擦地炸开关有时由弹体构成，有时就是碰击开关。碰击开关和擦地炸开关的两极平时靠空气隙绝缘，碰击目标或擦地时，靠反力使头部或弹体变形而接通两极，如图4-42所示；或者靠惯性体前冲使开关闭合，如图4-41所示。

图4-42　储能式压电发火机构的碰击开关和擦地炸开关
（a）碰击开关；（b）弹体擦地炸开关

设计碰击开关时，应首先考虑大着角发火和低灵敏度的要求，同时尽量满足落地炸和擦地炸的要求。对于图4-42所示的头部碰击开关来说，只要合理调整引信帽侧壁和顶部的厚度，选择适当的板间距离，就能解决大着角发火和低灵敏度之间的矛盾。在低灵敏度试验中，引信帽承受一正向均布载荷，如图4-43（a）所示，在这种载荷作用下，引信帽侧壁可以近似地认为只承受轴向正压力。在侧壁失去稳定之前，轴向承载能力很高，引信帽顶端面只产生很小的弯曲变形。考虑到弯曲变形最大的部位是在顶端面的中心，所以将接电杆做成空心结构，以保证在变形最大的部位也不能闭合，并保证变形后两极间还有足够的间隙，防止空气隙被击穿而使引信发火。这种结构在侧向受力时，引信帽的侧壁易产生弯曲变形，如图4-43（b）、图4-43（c）所示，因而容易保证大着角碰击时开关可靠闭合。

图4-43　碰击开关的受力和变形
（a）轴向受力；（b）侧向受力；（c）变形闭合