中小口径炮弹和大口径枪弹后坐力大约为20000-130000g,中大口径炮弹为1000-23000g,迫击炮弹为300-10000g,导弹为15-40g等。本文所适用中大口径炮弹的正常发射后坐载荷最大为30000g[17]。
2。3 微型惯性接电开关特性分析
根据引信工作安全性和可靠性要求[18],引信惯性接电开关在引信勤务处理过程中要保持断开,保证勤务处理时引信的安全性;在引信正常发射环境条件下惯性接电开关要快速接通,并且开关接通后还需要保持稳定接通状态,同时为保证负载电路的正常工作,还要求接电开关能够允许承受较大的电流载荷,保证引信工作的可靠性。为此,引信惯性接电开关设计时要重点考虑以下几个方面。
2。3。1 微型惯性接电开关的环境激励识别能力
引信在全寿命周期中经受的环境激励可以分为勤务环境、发射环境、弹道环境、目标区环境等,在不同的环境中,环境激励特征也不同。
一般来说,勤务处理中最为典型的是跌落环境,弹药从1。5m高度垂直跌落到铸铁板或钢板时引信内部零件所受到的冲击过载高达18000g,作用时间约为100~250µs。中大口径炮弹的发射过载范围在10000~23000g,作用时间几个毫秒以上[19],如图2。5所示。
为了分析接电开关对环境激励的识别能力,可将闭合过程分为两个阶段:第一阶段为质量块开始运动到锁头与卡销接触;第二阶段为锁头与卡销碰撞过程。文献[12]详细分析了闭锁机构中锁头与卡销碰撞过程。影响接电开关环境激励识别能力的主要因素:1)质量块大小和弹簧刚度;2)锁头到卡销的运动行程;3)卡销结构和刚度。通过优化这些结构参数,使MEMS接电开关能够在引信正常发射的环境激励下闭合,而在引信意外坠落的环境激励下不能闭合。
图2。5 意外跌落和正常发射加速度激励示意图
2。3。2 微型惯性接电开关的快速响应
引信惯性接电开关在响应惯性载荷时需要有快速动态响应能力,从而保证引信电源对负载电路的快速供电。因此,在弹簧质量块系统中,要求质量块质量要小,在加速度载荷作用下到固定电极的行程要小。
2。3。3 微型惯性接电开关的小体积要求
现代弹药系统要求引信向灵巧化、智能化方向发展,因此引信零部件必须具备小型化、智能化的特性。引信惯性接电开关是一个机电系统,完全可以借助MEMS技术及工艺实现。基于MEMS技术的惯性开关同时还可具有低成本、低功耗、抗过载能力高等特点。
2。3。4 微型惯性接电开关的接电性能要求
接电开关未闭合时,被测接电开关导通电阻应尽可能大,以保证引信电路的开路状态。在引信正常发射模拟环境下,开关闭锁机构实现闭锁之后电路导通,此时稳定闭合时间应尽可能短,导通电阻应尽可能小,不得大于5 。文献综述
因此,在接电性能测试中,主要有两方面的测试:一是电路导通之后的静态电阻测试,电源供电之后接电开关不能分压过大影响引信电路工作;二是采集闭合时开关产生的阶跃电压信号,以识别接电开关是否闭合。
2。4 本章小结
本章阐述了微型惯性接电开关基于惯性驱动闭锁的工作原理,以及对引信所受到的环境力进行分析。对微型惯性接电开关的环境力识别能力、快速响应、小体积要求和接电性能要求特性进行分析。
3 微型惯性接电开关静态性能测试
接电开关的环境动态响应性能指的是在勤务环境高幅值短脉宽载荷下保持断开状态,在正常发射环境低幅值长脉宽载荷下保持闭合状态,在发射和勤务过程中不能出现因高冲击过载导致的结构断裂、破损等现象。接电性能为保证正常发射后接电开关持续稳定闭合,接电触头间的导电面积应尽可能大,导通电阻尽可能小[20]。微型惯性接电开关静态性能主要包括两方面,一是接电开关的接触电阻,二是接电开关的静态加速度阀值。具体操作及分析如下。