《火工品实验与测试》总结

1.火工品定义：火工品是内部装有少量药剂，可在较小的外界刺激能量作用下激发，产生燃烧或爆炸，从而完成点火、传火、起爆、传爆、作功等功能的一次性使用的器件和装置。

特点：功能首发性、作用敏感性、使用广泛性、作用一次性

始发能源、体积小、结构简单、使用方便、激发能量小、激发能种类多种多样。

对火工品的一般要求：合适的感度、适当的威力、安定性和安全性好、具有抵抗外界诱发作用的能力、经济成本低，操作简单。

2.火工实验及测试过程的特点

单次性、作用过程复杂性、破坏性与安全操作。

3.传爆(火)序列

传爆序列：在弹药中多种火工品组成一定序列，最终输出爆轰波。

传火序列：在弹药中多种火工品组成一定序列，最终输出火焰。

4.火工实验一般安全规定:①严禁烟火，关闭手机。禁止携带有起爆能量的物品进入实验室。② 安静，禁止喧哗、奔跑、嬉戏打闹。③清洁卫生，通道无阻，不乱扔杂物④ 衣冠整洁，穿戴防静电衣物，禁钉子鞋。⑤ 熟悉电源、消防水阀门、消防器材位置⑥了解消防知识和灭火器材使用方法⑦精力集中，不乱动无关设备仪器⑧爆炸物品禁止携带到实验室以外的任何地方⑨ 实验结束后清理工作台面和地面。关闭电源、水管、门窗。

5.导爆索连接方法：搭接或水手结。搭接具体要求：搭接长度≮15cm，不得夹杂异物，捆扎牢固，主线与支线夹角＜90°。连接线，不打结不打圈，交叉线间≮10cm木板间隔，起爆雷管与导爆索端头15cm，聚能穴对着传播方向。

导爆管连接方法： ①按设计连接：没死结、孔内无接头、空外与相邻传爆雷管有足够距离②起爆雷管与导爆管端头15cm、防止聚能穴炸断或延期气孔烧断管路③均匀铺设在起爆雷管周围，捆扎牢固④导爆索连接导爆管时应垂直连接⑤四通连接时每孔都要插接一根带斜口的导爆管。

6.6^#、8^#雷管有什么区别:6^# 装填≥0.4gRDX，8^#雷管装填≥0.6gRDX

7.雷管各部分的组成及作用与材质：①管壳：雷管内装药的容器，约束装药碎片和爆轰产物的侧向飞散，缩短爆轰成长期，加强轴向起爆能力，若是金属壳，爆炸后金属碎片可参与对炸药装药的激发，材质有金属（Fe、Cu、Al）非金属（纸、塑料）。②加强帽：保护雷管装药，防止洒出，减少外界因素对装药的影响，约束上层装药爆炸产物反向和侧向的飞散，加速压力增长，加速起爆药燃烧向爆轰转变，材质有铝、铁、铜、覆铜钢等。③起爆药：雷管之心脏，在火焰冲能激发下，迅速燃烧转爆轰，引爆雷管中的猛炸药；DDNP、K·D、D·S、GTG、硝酸肼镍等；无起爆药雷管。④猛炸药：输出爆炸冲能，引爆下级装药；太安、黑索金、特屈儿；钝化炸药粘结剂造粒1%紫胶造粒RDX；消焰剂KCl。

8.实验数据的误差一般有那些表示方法？其数学表达式分别是什么？

① 极差法 R=max{x₁x₂· · x_n}-min{x₁x₂· · x_n}

② 算术平均误差

③ 标准差

④ 中间误差 r=0.6745 Sx r=0.8454δ

9火工品的感度：在一定条件下，火工品在外界能量作用下自行加速化学反应，发生燃烧或爆炸，对应这一特定的能量，火工品发生作用的难易程度，称为火工品的敏感度，简称为感度。

火工品感度曲线：在规定的感度实验中，把火工品接受的刺激能量与对应的发火百分率在直角坐标中绘制成表示火工品感度的曲线称为感度曲线。

10.火工品感度的上限：100％发火的最小能量，可靠发火相关；

下限：100%不发火的最大能量，安全性相关

50%发火点：感度分布中位数

11升降规则：X_i为第i次刺激量 d=步长（相邻两次刺激量之差）

实验步骤：①对于刺激量增大而响应概率变小时，先做刺激量变换，使刺激量增加响应也增加，如点火距离。选一充分大的一个数D，使新刺激量恒为正值。 x=D-x'

x--新刺激量 x'--原刺激量

②判断感度分布是否属于正态分布

若属于，正常进行；若属于对数正态分布，先作变换 y=f（x）

x原刺激量 y变换后刺激量结束后x=f-1（y）

③确定发火标准判据

可靠性实验？安全性实验？

发火记1 不发火记0

④确定试验次数n'

Ⅰ类试验n'取30，不分组

Ⅱ类试验按照估计值精度要求，确定标准差σ的变异系数δ上限，通常δ≯1/3，按计算

若n'＜60 不分组

n'≥60 分组一组=30，其余各组取偶数分配

⑤确定x₀和d

依经验估计x₀为50%临界刺激量附近d≈σ

⑥设计记录表

注意：刺激量水平号0，±1，±2等，表格留有余地

⑦随机取样试验y₀发火1不发火0

第二及以后按升降规则依次进行。

⑧第一次计数1，第二次如实验结果与第一次相同不计数，首次出现与第一次相反的结果记2，以后每次试验一次计数加一，至30数满，暂停试验。

⑨Ⅰ类试验结束

Ⅱ类则要进行试验有效性判断：

有效-----继续进行

无效-----调整y₀和d重做

12.电雷管的指标中电流发火冲能和I₁₀₀是什么意思？

电流发火冲能：使电引火元件发火的电流冲能最小值为该引火药头的发火冲能K_f。

I₁₀₀：100ms内使点火头发火的电流，此值的意义在于在实际使用的网络中，能保证每个雷管确实可靠发火的电流。

13.锰铜压阻传感器

利用有些金属或半导体材料在外界压力或温度变化时电阻率发生改变的特性进行压力的测试。以此特性制成的传感器即压阻传感器。

14.压电传感器

利用某些压电材料在受到外界压力作用时，在材料表面产生电荷的特点，进行压力测试。利用压电材料的这种性能制成的传感器称为压电传感器。

15.测试系统的静态特性有那些指标？

线性度，灵敏度，迟滞性，重复性。

16.密闭爆发器

小型压力容器，接收火工品燃烧或爆炸输出的气体，并将压力传递到传感器。

作用：接受火工品输出地燃烧气体产物，并将气体压力传递给压力计。

由p—t曲线可得出：最大压力pm,最大压力上升时间tm,压力上升速度（dp/dt）m=pm/tm.

17. 什么是探针？一般认为探针导通的几种原因是什么？

探针：两个电极，要么接通，要么断开，借助外电路。在探针接通或断开的同时，产生一个阶跃电压，形成计时信号。

探针导通的原因：

①气体或爆炸产物电离引起两极导通

②两极间介质在高压下成导体或半导体，电阻率突变

③两极间在高压冲击下绝缘强度降低，电压放电击穿

④冲击作用下两极接触或脱离

18.列举三种不同的探针，并画出各自的结构简图。

光杆探针，盖帽探针，同轴探针，组合探针，丝式探针，箔式探针。

书上173页图6-2, 174页图6-3,。 175页图6-4

19.光电导效应

外光电效应：光作用下物体内电子逸出表面向外发射。

内光电效应：物体受光后其电导率发生改变或产生光电动势效应1.光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量引起半导体材料电阻率的变化。条件：光子能量必须大于禁带宽度E。2.光生伏特效应：在光线作用下，能够使物体产生一定方向电动势的现象。

20.高速摄影技术

高速摄影技术：用照相的方法拍摄高速运动过程或快速反应过程，把空间信息和时间信息一次记录下来，具有形象逼真和动画效果。

高速摄影定义：能以极短的曝光时间把高速流逝过程的变化历程记录下来的专门摄影技术。

高速摄影特点：摄影频率高、曝光时间短、扫描速率快

补偿式高速摄影机的工作原理：为提高胶片移动速度为目的，在物镜和连续运动的胶片间放置一个高速旋转对应平面平行的玻璃棱柱作为补偿器，棱镜的面数为偶数，当光线进入棱镜时，光产生折射，像点发生平行位移，位移量为玻璃面倾斜角的函数，棱镜以一定速度转动，胶片也相应移动，在快门开启时，光线经物镜射到棱镜补偿器上，图像随棱镜平面和光线夹角的变化，如胶片一起连续移动且速度相等时，实现了图像和胶片的相对静止，棱镜每转一面即可获得一幅完整的画面。

高速摄影机根据时间分辨本领的高低，可分为间歇式、补偿式、鼓轮式和变像管式。

21.火工品环境实验的内容

火工品环境试验内容：锤击实验，振动试验，震动实验，坠落实验，静电感度实验，射频感度实验，杂散电流实验，雷击实验，霉菌实验，盐雾试验，热环境试验。

22.火工品锤击、振动、震动实验的目的和原理。

锤击实验

目的：模拟火工品在火炮发射时所经受的膛内锤击震动，评价火工品或引信受冲击震动的安全性及零部件强度和装配牢固性。

原理：模拟火工品经受发射冲击的惯性力后是否发火，结构是否破坏，性能是否受到影响。

震动实验

目的：模拟火工品在恶劣运输条件下受冲击加速度长时间反复作用的状态，如经一定时间震动后，产品不应发生相对位移、变形、破坏、发火、爆炸等，以此考验火工品运输安全性和坚固性。

原理：通过震动机偏心凸轮转动带起上板一定高度，由于上板和火工品的自重，自由落下撞击下板，从而使火工品受到周期性和一定冲力的震动。

振动实验

目的：在勤务条件下包括海陆空运输、运载都会遇到与火工品自身谐振频率一致的振动，共振可能会引起火工品结构破坏或性能下降，必须对火工品模拟各种运输条件下遇到的振动——高频振动，确定其安全性和可靠性。

原理：

电动式：恒定磁场下线圈交变电流产生的电动力驱动振动台。优点：频率范围大、波形失真小、控制方便。

缺点：振力、振幅小维修价格较贵。

电液式：电子系统控制液压装置驱动振动台

优点：振力、振幅、承载力大

缺点：适用于中频、低低频油液密封要求高，费用大。

机械式：曲柄或偏心轮驱动振动台

优点：结构简单、低成本、好维修

缺点：频率范围小、波形失真大、不好实现自动控制

根据产品性能和使用要求，选择实验的振动频率、振动时间、振幅、加速度，对产品采取不同固定方式的振动后，再进行发火或性能实验，确定安全性和可靠性。

二、某企业制造的火雷管装填叠氮化铅为起爆药、紫胶造粒RDX为主体炸药，通过测试该种雷管装药的爆轰成长过程如下图所示：

图中1为叠氮化铅2为RDX二装炸药3为RDX一装炸药，根据火雷管设计的一般原理简要分析该产品装药结构的合理性。

1段：曲线平稳，爆速低，A点1300m/s

热冲能起爆，之后曲线迅速变陡

爆速加快

2段：B点4300m/s，达到太安的临界爆速，冲击波激发

3段：C点7900m/s，极限爆速。极高的激发能量下，在很短的药柱内爆轰成长到极大值。A、B、C、D、E为端面或装药界面位置，v₁为极限爆速，v₀为松装炸药的临界爆速

V₀₁为一装炸药的最低设定爆速，即炸铅板合格的爆速。

1.正常情况下，端面A，起爆药柱足够长，v_in＞v₀，按曲线5传播，

在E端面v_ex=v₁＞v₀₁，铅板穿孔＞雷管管径

2.起爆药柱短，端面A'，爆轰波传到B，爆速明显低于v₀，按曲线7传播，半爆，铅板为盲孔

3.起爆药量稍小，药柱端面A'，在B点爆轰波速度刚达到 v₀，由于起爆冲量不足，猛炸药的爆轰成长期变长，E点v_ex＜v₀₁，铅板表现为小孔。

4.临界状态下，起爆药端面在A与A'之间，B点v_in＞v₀一点，按曲线9传播，E点v_ex=v₀₁，起爆穿孔直径＝雷管管径。

雷管正常输出合格是起爆炸孔＞雷管管径，其条件是起爆药的爆速必须＞松装炸药的爆速，v_in＞v₀，一装炸药的爆速必须达到极限爆速，且大于最低设定爆速v₀₁，同时还必须有足够的作用时间。

由于v₀和v₁受炸药的种类和装药密度，约束条件等影响，不同起爆药它的爆轰成长期也不一样，影响因素众多，加强约束有利于爆轰成长，在同等条件下可减少起爆药柱高度，满足雷管的输出

三、克服火雷管半爆质量缺陷的工艺措施有哪些？

消除火雷管半爆的工艺措施有：选用耐压性、流散性好的起爆药，增加装药量设计裕度，加强约束条件（大内管）提高工艺精度，选用感度较高的松装炸药。

四、用铅板炸孔直径来衡量雷管的输出能力是否合理？

通过火工品作用时在铅板上产生的炸孔大小来确定火工品的轴向输出能力，在一定程度上反映了雷管起爆能力的大小，这种试验方法简单易行，用过的铅块可以回收，重铸后可反复使用，比较经济。但由于机械破坏作用和直接传递爆轰能量是有差别的，因此这种方法只能适用于定性的相互比较。

五、提高雷管可靠性的工艺措施有哪几方面？

选用耐压性、流散性好的起爆药，增加装药量设计裕度，加强约束条件（大内管）提高工艺精度，选用感度较高的松装炸药。

六、绘制火工品感度曲线如何选择实验方案？

① 一般先估计50%发火点刺激量、上下线取值和标准差。

② 选择步长d，在上下线范围内选择7~9个点。

③ 先在50%点附近试验，向两边延伸，直至结果出现“1”全发火和“0”全不发火两个试验点。

④ 在50%点附近试验发数25~30发，端点附近加倍。

⑤ 记录数据，整理x_i、N_i、n_i、f_i绘制曲线

七、已知升降法数据处理A、B、M等算式因子的计算公式，根据升降法实验记录表格，计算50%或特定相应点的感度。

A=Σin_iB=Σi²n_i

（看24页—29页）

八、通过小隔板实验可进行那些方面的测试或实验？

小隔板实验可解决哪些方面的实验:1.可比较不同火工品输出能力的大小；2.测定冲击波感度；3.受主炸药输出能力的大小；4.隔板衰减冲击波

九、请设计一个测定火工品最小发火电流或最大安全电流的电路图，并简要叙述其操作要点。

等效电阻法：切断开关k1,，接好产品后将k2拔到b的位置，闭合k3测产品的电阻值。然后断开k3，用可变电阻r2代替产品，将k2拔至a位置，闭合k1调整所需要的安全（或发火）电流。调好后将k2拔至b,电流加到产品上。

中间电阻法：找出产品电阻的中间值r1，使电阻箱阻值r2等于20r1，然后将接产品的线路短接，合上k调整r3，使电流表指示所需的电流值，然后打开k，减小r2=19r1，这是准备工作完成，以后只要把产品逐个接入线路，合上k就可。

十、请设计一个电容放电起爆测定电火工品电压感度的电路图，并简要叙述其操作要点。

测试内容：在一定电容条件下测定安全和可靠作用电压。测试原理图如下：

R₁为充电限流电阻，远大于火工品电阻，充电时间长，放电时间短。电路中关键是转换开关，要求接触电阻要小。

电容中储存的能量通过桥丝放电，变成热能引燃引爆炸药。

1.将k置于a,充电至所需电压；

2.将火工品接入电路后，k置于b；

3.重复以上步骤用升降法测出最小发火电压和最大安全电压。

十一、请简要叙述铅柱压缩法测定炸药猛度的方法。

铅柱压缩法测定：又称黒斯猛度试验法。规定参量（密度、质量、几何尺寸等）条件下，炸药爆炸对铅柱压缩，以压缩值衡量炸药的猛度。

使用器材有钢片、压模、铅柱、钢底座、纸筒、纸板等。

按要求压药，装雷管试验：通过高度H的测量，确定炸药的猛度。当δ＞25mm时应使用双钢片或装药量减半。用TNT标定：80.2℃ 过φ200×50/0.40方孔留φ200×50/0.14方孔筛孔50~60℃干燥至水分＜0.1% 压缩值16.5±1mm。

十二、电磁法测定爆压原理是什么？影响测试精度的因素有哪些？简述亥姆霍茨线圈和轴对称传感器测试方法。

测爆压原理：法拉第定律导体在磁场中做切割磁力线运动，在导体的运动部位产生感生电动势

Φ电磁通量=BS S金属导体的面积

当导体在恒定均匀磁场中一维

运动，dB/dt=0 E=Blv

由动量守恒定律计算爆压：p=ρ0Du

认为导体的运动速度，就是爆炸产物指点的运动速度，所以p=ρ0DE/Bl

影响测试精度的因素：传感器的尺寸、安装位置、磁场强度、爆轰波平面性、示波器记录仪上升时间

十三、脉冲恒流源的基本设计思路采用电阻分压原理，其电路如下图所示：

试讨论分析如何设置电路参数才能能获得恒流脉冲信号？

脉冲恒流源的基本设计思路-----电阻分压电路如图：U=I₀R，当爆炸冲击敏感元件R→R+ ⊿R对应U→U+⊿U I₀→I₀+⊿I

由欧姆定律：

只有当

E为恒压源，输出电压为定值

此时，恒压源E和电阻R₀构成一个恒流源。

将E为电容冲放电即可获得脉冲式恒流源。通过可控元件D为开关。

十四、请设计瞬发电雷管、火焰雷管、针刺雷管作用时间测试系统，并简要说明。

针刺雷管启动计时信号在激发雷管的落秋或落锤下落，撞击击针刺破雷管输入端上的绝缘层时击针与雷管组成通电回路给出启动信号

火焰雷管：测定火焰雷管作用时间时，在固定电极上接一条线，在放电电容负端接另一条线，两线接至测试仪触发端，在活动动电极与固定电极没接通时，放电电路断开；当活动电极与固定电极之间距离小到某一值时，电极间的空气被放电电容两端高压击穿，产生电火花激发火焰雷管，同时使两电极接通，送出启动计时的触发信号。