付朝新，韓長(zhǎng)青，喬 華，楊 雨，王振旭

(國(guó)營(yíng)第三七五廠，遼寧遼陽(yáng) 111001)

某海炮復(fù)合增程炮彈是我海軍未來(lái)航母戰(zhàn)斗群大型驅(qū)逐艦列裝的重要信息化彈藥，其區(qū)別于傳統(tǒng)彈藥，具有射程遠(yuǎn)、威力大、智能化、高可靠性的特點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)上述性能，需要承受高初速、高膛壓、高過(guò)載、高旋轉(zhuǎn)、高潮濕、高鹽霧等極端條件。作為復(fù)合增程彈增程核心部件底排藥工作可靠性是設(shè)計(jì)者和使用方高度關(guān)注的，研制過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)彈丸發(fā)射出炮口底排異常工作現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)底排火箭裝置故障排查、對(duì)比、改進(jìn)設(shè)計(jì)、大樣本量驗(yàn)證，底排藥工作異常得到根本解決，確保了復(fù)合增程炮彈可靠性，為其他同類彈藥研制提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 底排藥異常工作現(xiàn)象與分析

1.1 底排藥異常工作現(xiàn)象描述

某海炮復(fù)合增程彈方案優(yōu)化試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)組平均射程偏近，個(gè)別發(fā)離群較遠(yuǎn)，使縱向密集度達(dá)不到1/150 戰(zhàn)技指標(biāo)要求。通過(guò)一定樣本量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)共同特別:偏近的復(fù)合增程彈發(fā)射后在炮口段出現(xiàn)底排藥異常工作現(xiàn)象，主要表現(xiàn)個(gè)別發(fā)出炮口后炮口煙大、底排工作火光不明顯、炮口前彈道線200 m 左右發(fā)現(xiàn)有崩落底排藥碎藥或者空中有火星濺落，體現(xiàn)在落點(diǎn)上較正常彈丸近1 ～2 km 以上。

圖1 底排藥碎藥

1.2 故障排查分析

1.2.1 底排藥

采用制式丁羥燃-02 配方，通用藥型結(jié)構(gòu)，在同類復(fù)合增程彈和底排彈上經(jīng)過(guò)千發(fā)以上發(fā)射試驗(yàn)考核，試制的樣品工藝技術(shù)成熟，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)出廠嚴(yán)格的檢驗(yàn)與測(cè)試，性能符合圖紙和驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范要求。按工藝技術(shù)要求，重新試制若干個(gè)批進(jìn)行測(cè)試比對(duì)沒(méi)差異，裝配復(fù)合增程彈進(jìn)行常溫試驗(yàn)結(jié)果相近，每組都有1 ～2 發(fā)異常工作。

1.2.2 發(fā)射裝藥系統(tǒng)

采用AGu-15 21/19H + AGu15 19/19HB11 混合裝藥，此種裝藥經(jīng)過(guò)某產(chǎn)品近千發(fā)考核，低溫感效果顯著，內(nèi)彈道性能穩(wěn)定，符合圖紙和驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范要求。

1.2.3 底排裝置可靠性

為驗(yàn)證底排藥工作異常與底排裝置的相關(guān)性，進(jìn)行底排可靠性射擊試驗(yàn)，采取底排工作，推進(jìn)劑不工作，采用真底排藥，假推進(jìn)劑，噴管為實(shí)芯假噴管見(jiàn)圖2 所示。底排可靠性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1 所示。

圖2 真底排假火箭裝置結(jié)構(gòu)

表1 底排可靠性試驗(yàn)結(jié)果

復(fù)合增程彈底排可靠性試驗(yàn)結(jié)果:底排藥全部正常工作，炮口底排火光一致性較好，沒(méi)有工作異?，F(xiàn)象，最大射程平均為34 609 m，縱向密集度達(dá)到1/419，達(dá)到了制式平底彈密集度水平，說(shuō)明復(fù)合增程彈底排裝置與底排藥匹配較好，彈丸發(fā)射出炮口，經(jīng)過(guò)壓力突變后，底排藥沒(méi)有受到損傷，在底排引火藥的作用下迅速恢復(fù)正常燃燒工作，向彈底填質(zhì)加能，降低彈底阻力實(shí)現(xiàn)增程。

1.2.4 底排火箭結(jié)構(gòu)匹配

為考核驗(yàn)證火箭發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)底排藥工作的干擾程度，進(jìn)行底排火箭結(jié)構(gòu)匹配試驗(yàn)，采用真底排、真推進(jìn)劑，噴管為實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)噴管見(jiàn)圖3 所示，常溫發(fā)射試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2 所示。

圖3 原底排火箭裝置結(jié)構(gòu)

表2 底排火箭結(jié)構(gòu)匹配試驗(yàn)結(jié)果

復(fù)合增程彈底排火箭匹配試驗(yàn)結(jié)果:此組7 發(fā)射擊試驗(yàn)，第二發(fā)、第五發(fā)，炮口黑煙較重，底排藥工作火光較暗淡，并且在炮口200 m 左右處，分別拾到了崩落的棕紅色底排藥碎藥。說(shuō)明第二發(fā)、第五發(fā)復(fù)合增程彈，炮口泄爆過(guò)程中火箭部件可能對(duì)底排裝置造成了干擾，裝置內(nèi)部出現(xiàn)異?，F(xiàn)象［1］，近100 MPa 以上的高溫高壓火藥氣體不能同步瞬間排出，底排裝置內(nèi)部出現(xiàn)壓力振蕩，打破了作用于底排藥表面的受力平衡，對(duì)底排藥局部產(chǎn)生劇烈的沖擊、撕扯或剪切等破壞效應(yīng)，這種破壞力遠(yuǎn)超過(guò)復(fù)合增程彈體施加給底排藥表面的慣性力和底排藥產(chǎn)生的形變應(yīng)力［2］，導(dǎo)致底排藥局部破損，在底排藥恢復(fù)燃燒后燃?xì)鈱⒈缆涞牡着潘樗幋党龅着叛b置［3-5］，隨飛行彈道方向散落。

1.2.5 排查結(jié)果

對(duì)比圖2 和圖3 可以看出顯著差異，2 個(gè)底排裝置中噴管除了內(nèi)部不同:一個(gè)為實(shí)心假噴管，一個(gè)為真正噴管外;另一個(gè)顯著的差別是實(shí)心假噴管在底排裝置內(nèi)底部平滑過(guò)渡，而真噴管與底排裝置形成一個(gè)過(guò)渡圓臺(tái)。底排裝置可靠性試驗(yàn)與底排火箭匹配試驗(yàn)采用同一批底排藥，一個(gè)全部正常，一個(gè)出現(xiàn)異常，并且由于出炮口15s 后火箭推進(jìn)劑才開(kāi)始工作，推進(jìn)劑不會(huì)影響底排藥炮口工作狀態(tài)，因此排除底排藥和推進(jìn)劑是造成彈丸出炮口底排藥異常工作的主要原因，說(shuō)明導(dǎo)致底排藥異常工作的根源可能是火箭噴管根部圓臺(tái)。

2 改進(jìn)與驗(yàn)證

2.1 改進(jìn)

針對(duì)火箭噴管與底排裝置匹配問(wèn)題可能是導(dǎo)致復(fù)合增程彈出炮口后底排異常工作的主要原因［6-9］，參照底排可靠性試驗(yàn)實(shí)心噴管外型結(jié)構(gòu)，對(duì)原火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，取消根部圓臺(tái)，實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)度，消除導(dǎo)致發(fā)射后火藥氣體在底排裝置內(nèi)部發(fā)生二次振蕩沖擊底排藥根源。改進(jìn)后的底排火箭裝置結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 改進(jìn)后底排火箭裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 驗(yàn)證

按改進(jìn)后的火箭噴管結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行加工裝配復(fù)合增程彈，并結(jié)合系統(tǒng)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證考核，先后進(jìn)行常溫3 組、高低溫各1 組最大射程地面密集度射擊試驗(yàn)，共試驗(yàn)5 組35 發(fā)，試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

5 組射擊試驗(yàn)結(jié)果，底排藥全部正常工作，最大射程與地面密集度達(dá)到戰(zhàn)技技術(shù)指標(biāo)要求，沒(méi)有出現(xiàn)彈丸出炮口后底排異常工作現(xiàn)象，證明原來(lái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件與底排裝置不匹配是導(dǎo)致復(fù)合增程彈底排藥異常工作的根源。此后在樣機(jī)研制過(guò)程中改進(jìn)后的底排火箭結(jié)構(gòu)又經(jīng)過(guò)130 余發(fā)大樣本量系統(tǒng)試驗(yàn)考核，底排藥全部正常工作，無(wú)異常，最大射程與地面密集度滿足指標(biāo)要求。

表3 最大射程及地面密集度試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

1)通過(guò)排查、對(duì)比，改進(jìn)后大樣本量考核，證明某海炮復(fù)合增程彈原火箭噴管根部采用圓型臺(tái)結(jié)構(gòu)是造成底排藥發(fā)射后出炮口破碎和異常工作的根源。

2)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與底排裝置是否最佳匹配是復(fù)合增程彈減阻增程和火箭助推增程可靠性的關(guān)鍵之一。

3)底排藥與底排裝置匹配滿足某海炮復(fù)合增程彈設(shè)計(jì)要求。

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