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本文主要研究了火工品安保内置设计原理和制备工艺,通过电子安保、机械安保的双重设计及与平面点火器的耦合,实现了安保机构与火工品一体化设计,使火工品具有解除保险、恢复保险、点火/起爆、传火/传爆等功能。在理论和实验研究的基础上,获得了火工品安保一体化设计原理样机,并对样机各组成部分的功能和性能进行了研究。主要研究内容及结论如下:(1)火工品安保一体化结构包含电子安保层、装药层、机械安保层和输出层。其中电子安保层由三个常闭微开关、一个常开微开关以及两个平面点火器组成,通过逻辑控制实现解除保险、恢复保险、二次解除保险、绝火和发火功能;机械安保层由带滑块的微弹簧和卡销等构成,处于输入装药层与输出装药层中间;当接受到机械解保命令时,电子安保中的平面点火器加热点燃输入装药层中的点火药产生气体推动卡销解除保险。(2)利用ANSYS Workbench软件分别对微开关和点火器中的加热电阻进行电热过程以及微机械安保层卡销解保静力学过程进行了仿真。电热过程仿真分析结果表明,所设计的2“和3#结构蛇形加热电阻最高加热温度可以达到800℃以上,在桥区拐角处更易形成热点效应;在恒压发火条件下,电阻越小,升温速率越快。卡销解保静力学仿真结果表明,微弹簧最佳加工材料为65弹簧锰钢,线宽为0.2mm时微弹簧解除保险所需的理论压强为4.3MPa。(3)对火工品安保一体化原理样机的制备方法进行研究。采用MEMS工艺在硅基底上制备了常闭微开关、常开微开关以及平面点火器;采用微细加工方法制作带滑块的微弹簧、卡销和药室;用黑火药作为点火药,在平面点火器的作用下燃烧产生高温高压气体完成机械解保;初步设计了控制电路模块,实现了火工品安保一体化的逻辑控制。(4)对电子安保层和机械安保层进行功能性验证,测试结果表明:2“蛇形加热电阻,在电压28V通电时间为1.89s条件下,温度达到540℃以上,与电热仿真分析结果相符合,常闭微开关和常开微开关能可靠地实现电路开关转换功能,验证了电子安保的设计功能;采用5mg黑火药为点火药,成功解除机械保险,验证了机械安保层设计功能。将安保机构内置于火工品中实现火工品安保一体化,能有效提高火工品的安全可靠性,符合下一代火工品的发展要求,为新型火工品的发展奠定一定得理论基础。