張 弦，張 樸

(中國船舶重工集團公司第七一○研究所，湖北 宜昌 443000)

0 引 言

精確制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈作為攻擊各類艦船的主要武器，技術(shù)發(fā)展突飛猛進，近半世紀以來出現(xiàn)了可由各種作戰(zhàn)平臺發(fā)射、多種體制制導(dǎo)的近300種反艦導(dǎo)彈。由于其作戰(zhàn)效費比高和精確打擊能力強，反艦導(dǎo)彈一直是各類艦船的主要威脅。反艦導(dǎo)彈常用的制導(dǎo)方式有雷達制導(dǎo)、光電制導(dǎo)和雷達/光電復(fù)合制導(dǎo)，在光電制導(dǎo)武器中，電視制導(dǎo)和紅外成像制導(dǎo)是較為常見的。

隨著光電技術(shù)的迅速發(fā)展，光電制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈大量裝備各國部隊，我國海軍編隊正在逐步成長壯大并開始走向深海，如何有效對抗光電制導(dǎo)反艦導(dǎo)彈的攻擊，對提高我軍艦船編隊的生存能力關(guān)系重大。

針對紅外成像導(dǎo)引頭和電視導(dǎo)引頭元器件的工作特性和制導(dǎo)跟蹤原理，閃光干擾彈能夠主動精確逼近導(dǎo)彈視場，利用火工元件快速定向產(chǎn)生閃光。閃光干擾彈干擾載荷釋放的閃光可使反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭(紅外成像導(dǎo)引頭和電視導(dǎo)引頭)的光學(xué)元器件失效并且不能正常工作[1-2]，可以形成多層次干擾體系，以較高效費比實現(xiàn)光電對抗，為艦船預(yù)留足夠的規(guī)避時間及空間。

本文對閃光干擾彈干擾載荷進行了研究，制備了干擾載荷材料，并進行了點火性能、安全性能和輻射強度測試。

1 閃光干擾彈干擾載荷的配方研究

閃光干擾彈干擾載荷的配方設(shè)計有2個基本要求：一是要有足夠的光輻射能力;二是要有合適的感度，保證運輸、使用和勤務(wù)管理等過程中的安全[3]。干擾載荷材料主要由氧化劑、可燃劑、粘結(jié)劑和添加劑組成。合理地選擇氧化劑、可燃劑和粘結(jié)劑，并確定最佳比例，將決定著閃光干擾彈的特種效應(yīng)。

氧化劑的選擇原則：①含氧豐富且容易釋放；②具有較小的生成熱；③是可見光或紅外區(qū)域原子或分子選擇性輻射的載體；④機械感度低。干擾載荷材料中含氧氧化劑很多，有氯酸鹽、高氯酸鹽、硝酸鹽、聚四氟乙烯等。其中，敏感度最高的是氯酸鹽，一般不宜采用。KClO4、Ba(NO3)2和KNO3等均可考慮。

可燃劑的選擇原則：①可燃物的氧化生成物熱值要高；②具有耗氧量小易被氧化的特點；③燃燒溫度要高。表1列出了一些單質(zhì)可燃劑的氧化物生成熱。Be熱值雖大但價格較貴且有毒;B燃燒性好，但耗氧大且產(chǎn)物軟化點過低;Ti價格昂貴，且細粉對靜電比較敏感。這些物質(zhì)較少使用，因此優(yōu)先考慮的是Al、Mg及其合金。部分高能可燃劑的燃燒熱如表1所示。

表1 部分高能可燃劑的燃燒熱

Mg的密度較低，且燃燒熱低于Al。Al活性較強、能量密度較高而耗氧量較低，它既有較高的燃燒熱、價格低、來源廣泛等優(yōu)點，又具有較強的后燃效應(yīng)，可以大幅度提高干擾載荷材料的燃燒溫度和持續(xù)時間，所以可優(yōu)先選擇鋁粉作為可燃劑。

鋁粉的反應(yīng)速率與鋁粉的粒徑大小有關(guān)，鋁粉的粒徑越大，反應(yīng)時間越長。如果鋁粉的反應(yīng)時間過長，會降低火球的溫度和體積。鋁粉粒徑過小，活性鋁的含量越低，對于粒度小于1 μm的鋁粉，團聚情況比較嚴重，混合時很難使鋁粉完全分散開。5 μm鋁粉活性鋁含量大于99%，24 μm鋁粉活性鋁含量大于99.5%，活性鋁含量比較高，且鋁粉粒徑越小，反應(yīng)越容易發(fā)生。

粘合劑的選擇原則：工藝簡單，機械感度小，生產(chǎn)安全，能獲得較好的閃光效果。粘合劑的加入常降低干擾載荷材料的輻射強度，實際使用時一般不超過10%。常用粘合劑有清油、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、蟲膠和氟橡膠等。

最終選擇的閃光干擾彈干擾載荷的配方如表2所示。

表2 閃光干擾彈干擾載荷的配方

2 安全性設(shè)計

KClO4為敏感組分，干擾載荷材料中加入KClO4可明顯提高機械感度，為提高閃光干擾彈干擾載荷材料的安全性，采用80#微晶蠟對KClO4進行包覆。由于KClO4溶于水，不能采用水懸浮包覆，因此KClO4采用機械混合-蒸發(fā)溶劑法包覆。

將微晶蠟在石油醚中加熱溶解，配制好粘結(jié)劑溶液。將KClO4倒入粘結(jié)劑溶液形成漿料，繼續(xù)攪拌混合均勻；加熱的同時減壓蒸餾，調(diào)節(jié)真空度、攪拌速度，將石油醚不斷蒸發(fā)，微晶蠟均勻地包覆在KClO4表面。

包覆后的KClO4在電子顯微鏡下如圖1所示，其摩擦感度如表3所示。

圖1 電子顯微鏡下包覆后的KClO4

由圖1可以看出，KClO4表面被一層微晶蠟均勻覆蓋，表明包覆效果良好。微晶蠟具有高效的鈍感作用，其粘結(jié)力強，質(zhì)地較軟，熔點也低，當(dāng)氧化劑晶體顆粒受到?jīng)_擊時，包覆層吸收緩沖沖擊能量，不易產(chǎn)生熱點，可顯著降低閃光干擾彈干擾載荷材料的機械感度，增大其使用安全性。

由表3可以看出，微晶蠟包覆KClO4后可明顯降低KClO4的摩擦感度，而且包覆比例越高，摩擦感度降低得越明顯。

表3 機械感度

可燃劑采用的超細球形霧化Al粉，球形Al粉表面圓滑，無尖銳棱角，流散性好，不易形成熱點；且超細Al粉表面積大、活性高，反應(yīng)速率快，可明顯提高閃光干擾彈干擾載荷材料的輻射強度。

3 閃光干擾彈干擾載荷的基本性能測試

3.1 點火性能

為了研究閃光干擾彈干擾載荷的點火性能，試驗稱取50 g進行試驗。試驗結(jié)果如圖2所示，可輕松引燃。

圖2 點火性能試驗

3.2 安全性能

撞擊感度測試采用WL-1型撞擊感度儀，落錘質(zhì)量2 kg，落高25 cm，藥量30 mg。摩擦感度測試采用WM-1型摩擦感度儀，擺角66°，表壓2.45 MPa，藥量20 mg。

最終測試結(jié)果：撞擊感度為24%，摩擦感度為32%。

3.3 輻射強度性能測試

將壓制好的閃光干擾彈干擾載荷材料裝入實驗彈中。壓藥后的實驗彈如圖3所示。

圖3 壓藥后的實驗彈

按表2中材料配方混制樣品，每個配方裝配2發(fā)實驗彈。測試時設(shè)備距離實驗彈中心水平距離50 m，實驗彈中心距離地面1.5 m，將實驗彈固定在燃燒支架上。測試時，人員撤離至防護掩體內(nèi)，按流程開展輻射性能測試。

按流程開展不同閃光干擾彈干擾載荷材料配方的靜態(tài)輻射性能測試試驗，分別測試并記錄了不同配方的3～5 μm紅外波段的輻射強度。

輻射強度性能測試結(jié)果表明，在所有配方中，以鋁粉為可燃物、高氯酸鉀為氧化劑、氟橡膠為粘合劑的三元配方輻射能力最強。而在所有VITON/Al/KClO4的三元配方中，KClO4和Al的質(zhì)量比越接近50∶50，則配方的光輻射能力越強。

圖4給出了閃光干擾彈干擾載荷材料在不同時刻的燃燒效果圖。

圖4 閃光干擾彈干擾載荷材料不同時刻燃燒效果圖

閃光干擾彈干擾載荷材料瞬間釋放的強閃光可對光學(xué)器件產(chǎn)生損壞，光學(xué)材料表面受強閃光照射時也存在損傷閾值問題。

最終測得閃光干擾彈干擾載荷材料的中紅外(3～5 μm)峰值輻射強度為1.33×105W/Sr。當(dāng)閃光干擾彈逼近導(dǎo)引頭且在其視場內(nèi)布放時，高能量強閃光可直接損傷光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測器，可破壞紅外成像系統(tǒng)，使導(dǎo)引頭失效甚至被破壞。閃光干

擾彈干擾載荷材料瞬間燃燒時，整個導(dǎo)引頭處于光照飽和狀態(tài)，導(dǎo)引頭的靈敏度也急劇下降。

4 結(jié)束語

本文對閃光干擾彈干擾載荷進行了研究，制備了干擾載荷材料，并進行點火性能、安全性能和輻射強度測試。閃光干擾彈干擾載荷材料瞬間燃燒時，強閃光可直接損傷光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測器，破壞紅外成像系統(tǒng)，使導(dǎo)引頭失效甚至被破壞。

輻射強度性能測試結(jié)果表明，在所有配方中，以鋁粉為可燃物、高氯酸鉀為氧化劑、氟橡膠為粘合劑的三元配方輻射能力最強。而在所有VITON/Al/KClO4的三元配方中，KClO4和Al的質(zhì)量比越接近50∶50，則配方的光輻射能力越強。

采用微晶蠟包覆KClO4后可明顯降低KClO4的摩擦感度，而且包覆比例越高，摩擦感度降低得越明顯，可提高閃光干擾彈干擾載荷材料的安全性?？扇紕┎捎贸毲蛐戊F化鋁粉，可明顯提高閃光干擾彈干擾載荷材料的輻射強度和安全性。