高效毁伤注装药工艺技术

㊀工艺标准研究专栏㊀«新技术新工艺»工艺标准研究专栏７１㊀高能炸药分步压装药工艺过程控制及标准研究王秋雨１,孙家利１,卢凤生１,王威威１,董庆文１,孙㊀丽２(１．北方华安工业集团有限公司技术部,黑龙江齐齐哈尔１６１０４６;２．中国兵器工业标准化研究所,北京１０００８９)㊀㊀摘㊀要:为提高炮弹的威力和毁伤效能,对炮弹分步压装高能炸药工艺过程控制要求及标准进行研究.针对影响分步压装高能炸药的各项因素,通过相关试验验证和可行性分析,确定分步压装工艺过程控制要素及最佳的工艺参数,解决基于二代含能材料高能炸药应用的关键工艺技术,综合威力比制式弹提高５０％以上. 科研 标准 产业 同步发展,制定分步压装高能炸药工艺技术标准,可大大提高我军现有装备的作战效能.结果表明,将先进装药技术成果及时固化上升为质量提升工艺技术标准,有利于规范和推广新的装药技术,也是武器装备研制的需求,具有一定的军事和社会效益.关键词:高能炸药;毁伤效能;装药工艺;综合威力;过程控制;工艺标准中图分类号:T J ４１０．５㊀㊀文献标志码:AR e s e a r c ho n t h eC r a f t P r o c e s sC o n t r o l a n dS t a n d a r do fH i g hE x p l o s i v e S t e p P r e s sC h a r g i n gWA N G Q i u y u １,S U NJ i a l i １,L U F e n g s h e n g １,WA N G W e i w e i １,D O N G Q i n gw e n １,S U NL i ２(１．T e c h n o l o g y D e p a r t m e n t ,N o r t hH u a a n I n d u s t r i a lG r o u p C o ．,L t d ．,Q i qi h a r １６１０４６,C h i n a ;２．C h i n aO r d n a n c e I n d u s t r i a l S t a n d a r d i z a t i o nR e s e a r c h I n s t i t u t e ,B e i j i n g １０００８９,C h i n a )A b s t r a c t :I n o r d e r t o i m p r o v e t h e p o w e r a n d d a m a g e e f f e c t i v e n e s s o f a r t i l l e r y s h e l l s ,t h e p r o c e s s c o n t r o l r e qu i r e m e n t s o f s t e pp r e s s c h a r g i n g o f h i g h e x p l o s i v e sw e r e s t u d i e d ．B a s e d o n f a c t o r s t h a t i n f l u e n c i n g t h e e f f e c t s o f s t e pp r e s s c h a r g i n g h i gh e x p l o s i v e s ,t h e c o n t r o l f a c t o r s a n d o p t i m a l p r o c e s s p a r a m e t e r sw e r e d e t e r m i n e d t h r o u g h t e s t v e r i f i c a t i o n a n d f e a s i b i l i t y a n a l Ｇy s i s ．T h e k e y p r o c e s s t e c h n o l o g y i n t h e a p p l i c a t i o n o f h i g h e x p l o s i v e sm a d e b y t h e s e c o n d g e n e r a t i o n e n e r ge t i cm a t e r i a l w e r e s o l v e d ,t h e r ef o r e t h e i n t eg r a t e d p o w e rw a s i m p r o v e do v e r５０％c o m p a r e d w i t hs t a n d a r da m m u n i t i o n ．S c i e n t i f i cr e s e a r ch ,s t a n d a r da n di n d u s t r y h a d a c h i e v e d s y n c h r o n i c d e v e l o p m e n t ．T h e o p e r a t i o n a l e f f i c i e n c y o f t h em i l i t a r y e q u i p m e n t c a nb e i m Ｇp r o v e db y f o r m u l a t i n gp r o c e s s c o n t r o l s t a n d a r d s o f h i g h e x p l o s i v e c h a r g i n g ．I t s h o w e d t h a t b y s o l i d i f y i n g t h e a d v a n c e d t e c h Ｇn o l o g y i n t o p r o c e s s c o n t r o l s t a n d a r d s ,t h e a d v a n c e d c h a r g i n g t e c h n o l o g y c a nb e s t a n d a r d i z e d a n d p r o m o t e d ,a n dm i l i t a r y an d s o c i a l b e n e f i t s c a nb e a c h i e v e d ．K e y wo r d s :h i g he x p l o s i v e ,d a m a g e e f f e c t i v e n e s s ,c h a r g i n gp r o c e s s ,i n t e g r a t e d p o w e r ,p r o c e s s c o n t r o l ,p r o c e s s s t a n d Ｇa r d㊀㊀随着高科技的应用,我国地面压制武器弹药在射程㊁纵深作战能力等方面大幅度提高,但有的弹药还不能装填高能量炸药,使我国现役弹药,特别是压制武器弹药不能满足现代战争的要求[１].常用的装药方法包括注装法㊁压装法㊁螺旋装药法㊁塑态装药法和振动装药法[２],不能适应含铝炸药大批量安全自动化生产的要求,故引进分步压装工艺技术,炮弹分步压装高能炸药是提高弹药毁伤能力的最佳技术途径之一.分步压装药是俄罗斯在螺旋装药和压装药基础上发展的一种新型装药技术.俄罗斯采用分步压装工艺,在炮弹中主要装填以R D X 为主的高能混合炸药,如钝黑铝炸药(A－I X－I I ),使同类弹药比装填T N T 的威力提高了５０％以上,有效提高了发射安全性和弹药的威力,给弹药领域带来了革命性的进展.为适应新的作战环境,提高弹药的毁伤威力,十五 期间,在弹药的分步压装技术研究方面,我国已开展了深入的装药工艺研究工作,并通过型号引进项目,实现了钝黑铝炸药在某弹药中的应用,提高了弹药综合毁伤水平.弹药的毁伤效能取决于弹体所装填的炸药品种㊁装药量㊁装药质量及弹体与装药的耦合[３].随着我国二代高能炸药的成功研制和工程化应用,为弹药高效毁伤技术的发展提供了技术支持. 十二五 中期,为提高我国压制武器弹药的高效毁伤能力,采用分步压装的工艺方式装填高能炸药R L－F ,目的是解决弹体材料与炸药的匹配性㊁弹体装药应力释放㊁装药工艺安全性㊁环境适应性㊁发射安全性等问题.不断将新型高能炸药应用到炮弹装药,完成炮弹装药从以T N T 为主到以二代含能材料高能炸药为主的更新换代,以提高炮弹的综合毁伤威力及作战效能.㊀新技术新工艺㊀２０２０年㊀第１期㊀７２㊀«新技术新工艺»工艺标准研究专栏１㊀分步压装药工作原理与工程化应用分步压装药是在螺旋装药和压装药的基础上将二者合二为一的装药方法,是综合了螺旋装药和压装药优点的一种装药方法.分步压装的工艺方式技术综合了螺旋装药与油压机压装的优点,并广泛应用于大口径榴弹系列产品㊁火箭弹㊁导弹等战斗部装药[４].能装填高能炸药,装药平均密度可达到１．７０g /c m ３,并保证无底隙㊁无气孔和裂纹,装药效率高[５].装药过程是在分步压装机上,利用螺杆冲头上下往复和旋转复合运动,螺杆在一定转速下旋转,将炸药逐份输送至弹体内腔,随装随压,通过 装－压－装－压 交替连续地进行捣压,完成炸药的装填.分步压装高能炸药可以提高装药质量,消除装药疵病和不安全因素,装药密度对炮弹装药的抗过载安全性起到了积极的作用,为炸药装药的安全性奠定了基础[６].分步压装药自动化程度高,可以装填高能含铝炸药,生产效率比较高.随着R L －F 高能炸药配方的基本确定,炸药制造工艺和弹体装药工艺通过了小批量试制,也加快了分步压装高能炸药在炮弹上的工程化应用.通过国防技术基础科研分步压装药工艺与装备技术推广应用项目,所采用的装药工艺㊁装药质量验收规范,分步压装高能炸药达到了预期效果,固化了工艺参数和技术指标.在兵器工业集团公司装备质量提升活动实施过程中,在装药工艺㊁装药质量验收规范基础上,结合弹药行业实际情况,全面开展装药工艺安全性㊁环境适应性㊁发射安全性等方面的问题调研,进行了装药质量控制和检测方法研究,对装药工艺控制㊁炸药质量监控㊁装药密度检测㊁装药质量无损检测等方面进行分析和研究,控制装药质量满足环境适应性㊁射击安全性和爆炸完全性等要求,同步开展了标准的编制工作.编制并颁布了兵器工业集团公司标准Q/C N G１１７ ２０１７«中大口径炮弹分步压高能装药工艺要求»,标准旨在制定中大口径炮弹分步压高能装药工艺技术标准,使中大口径炮弹分步压装高能炸药工艺实现规范化.将多年来我国在分步压装高能炸药工艺工作中积累的大量经验和数据进行总结,运用到压装高能炸药技术的研制开发工作中,以规范中大口径炮弹分步压装药的技术指标,促进中大口径炮弹分步压装药工艺技术的推广应用,完善弹药技术标准体系,为分步压装药技术的推广应用提供可靠的技术依据.２㊀分步压装药对炸药的要求分步压装工艺是利用分步压装机压药螺杆的旋转和上下往复的运动,将每份炸药输送到弹体内腔,在设定的压力下,压药螺杆捣压每一份炸药,自动完成装药过程.流入弹体内的炸药量主要是依靠其本身的流散性[７],因此,炸药的流散性要好,进药流畅,使得炸药受力均匀,分步压装机装药压力平稳,防止分步装药时糊住压药螺杆冲头和堵住漏斗套管口部,引起输送炸药中断造成卡壳,提高生产效率.炸药应具有较好的可塑性,塑性好的炸药在较小的压力下得到较高的密度,毁伤能力增强.由于分步压装药过程中可能产生摩擦,对炸药会有一定的压力载荷,如果炸药的机械感度过高,则易发生危险,存在不安全隐患,故炸药的机械感度不能太高,高能炸药需要钝化后才可以使用.标准规定了分步压装所用炸药投入生产时的具体要求,尤其规定了R L－F 炸药㊁钝黑铝炸药的撞击感度和摩擦感度应ɤ４０％.实际R L－F 炸药通过调整添加剂,撞击感度和摩擦感度都很低,一般ɤ５％.因R L－F 炸药的制作采用喷雾造粒工艺,具有机械感度低㊁流散性好㊁成分均匀㊁容易成型等特点,与钝黑铝炸药相比,在相同条件下,具有密度高㊁安全性好的效果,铝粉飞扬的问题得到明显改善,为高过载大口径炮弹应用奠定了基础.３㊀分步压装药对环境及安全的要求在分步压装药中,炸药一般不需要加热,但药温也不宜过低,以保证炸药的可塑性来提高装药密度和减少药柱裂纹.弹体温度也不能过低,减少因温差产生的热应力,以提高药柱的质量.规定工房温度一般不允许＜１８ħ.分步压装药工序是危险作业,在压药过程中,由于炸药承受着很大的压力,而且冲头与炸药㊁冲头与模套㊁炸药与模套之间存在着摩擦力,所以始终存在着爆炸危险因素.在正常情况下,炸药是能承受的,但是一旦出现异常情况就大大增加了工艺过程的危险性.标准对装药生产安全㊁防静电安全㊁炸药贮存安全,以及废炸药处理㊁销毁㊁贮存㊁运输安全等要求进行了规定.４㊀分步压装药工艺过程控制４．１㊀工艺流程的确定分步压装机设备主要由油箱㊁螺杆和底座组成.压药过程中,螺杆起着送料和压实的作用,螺杆旋转㊀工艺标准研究专栏㊀«新技术新工艺»工艺标准研究专栏７３㊀时自动将炸药运送至弹体内,螺杆冲头上下往复和旋转复合运动,随装随压,冲头下面的装药被压实,冲头随装药面的上升而自动调整上移,直至弹丸口部,装药过程完成.根据分步压装工艺技术研究,结合分步压装设备工作原理,确定分步压装主要工艺流程[８]:弹体准备㊁炸药准备㊁炸药检验㊁分步压装药㊁分步压装药检验.在批量生产前,用惰性物代替高能炸药在弹体装填惰性物,制作开合弹,检验开合弹装药惰性物质量.４．２㊀工艺参数的确定及试验验证分步压装法可实现装药密度的调节并保证密度均匀性,同时能保障弹体装药的发射安全性[９].装药工艺具有装药密度分步均匀㊁装药质量高等优点[１０],密度过高,起爆感度降低,易产生 压死 现象[１１],密度过低杀伤威力不足,弹体装药的密度是装药质量控制的关键.在压药过程中,装药密度及均匀性是由压力㊁装药螺杆与弹体底部距离和装药器开口大小的合理搭配确定的,因此,对装药参数确定尤为重要.通过实践反复摸索,确定了装药反压力为４．０~８．０M P a ,具体可根据装药密度要求进行调整.装药螺杆距弹体底部间距越小,底部越容易压实,密度越高,但是装药螺杆与弹体底部的间距过小,螺杆与弹底部直接接触,会引起工艺安全问题[１２].用模拟药和可退模开合弹对分步压装药工艺参数进行摸底,根据模拟试验数据及技术基础,制定了分步压装工艺试验技术方案和装药工艺,设计了相应工艺装备,进行了多次小批量工艺试制,装药质量比较稳定,固化了工艺参数.装药螺杆与弹体底部距离为１８~２５m m ,此工艺参数的确定在保证安全生产的前提下,可满足大批量生产的要求,压药工艺过程安全㊁可靠㊁效率高,弹丸装药相对密度高,达到１．７０g /c m３,密度分布均匀,为产品批量生产奠定了技术基础.采用工业C T 对装药弹体进行装药质量检测后,进一步抽样对装药弹体锯切检测均无疵病,满足产品的要求.还进行了装药弹体射击安定性等试验,均满足要求.标准规定采用X 射线或工业C T 照相进行装药质量抽检,具体按相关产品的规定执行.X 射线或工业C T 照相检测属于无损检测,但弹体的壁厚较厚时检测的精度低,而开合弹检测㊁弹体锯切检测,可观察到实际装药,非常直观.５㊀分步压装高能炸药工艺成果转化在分步压装工艺技术研究中产生大量的科技创新成果和专利技术,科技成果的标准转化是固化科研技术成果,规范产品研制生产,提升核心竞争力的重要途径.标准是判定产品质量的重要技术依据,标准化工作是新技术新工艺研制成果转化为生产力的重要手段,在分步压装工艺技术研究的同时对工艺标准进行研究,为规范和推广新的中大口径炮弹装药技术工艺要求,研究制定全行业的中大口径炮弹分步压装工艺标准,将先进分步压装工艺技术成果及时转化势在必行,也是武器装备研制的需求.中大口径炮弹装药技术工艺要求标准的制定是我国首次以中大口径炮弹分步压装高能炸药的材料㊁环境㊁安全㊁炸药质量及工艺程序等内容做了系统性的规定,适用于分步压装R L－F 炸药㊁钝黑铝炸药㊁钝黑铝－１炸药,火箭弹分步压装药可参照执行.标准总结固化了中大口径炮弹分步压装高能炸药工艺技术的研究成果,工艺成果的及时转化上升,对保证和提高产品的性能和质量,缩短工艺研究周期都能起到明显作用,为提高我国压制武器弹药的毁伤能力起到强有力的技术支撑.６㊀结语Q /C N G１１７ ２０１７«中大口径炮弹分步压高能装药工艺要求»规定的分步压装工艺流程不仅适合半自动生产线,也适合自动化较高的生产线.其规定的工艺流程和工艺要求,可指导现有产品分步压装药工艺,为未来技术发展提供了框架.开展了小批量试制㊁装药质量检测㊁环境试验㊁集成验证等工作,解决了基于二代R L －F 高能炸药的分步压装药工艺技术,以及弹体装药发射安定性㊁质量一致性和弹体装药环境试验后产生裂纹等关键技术.参考文献[１]马云富．加强工艺与装备创新推进弹药技术的发展[J ]．兵工自动化,２０１２,３１(１２):１８Ｇ２０．[２]陈国光,等．弹药制造工艺学[M ]．北京:北京理工大学出版社,２０１０．[３]王儒策,等．弹药工程[M ]．北京:北京理工大学出版社,２００２．[４]李琳琳,等．弹箭战斗部分步压装工艺技术先进性分析[J ]．新技术新工艺,２００９(１１):１１Ｇ１３．[５]张欲立,等．基于分布压装工艺技术的新型装药设备[J ]．兵工自动化,２００９,２８(６):１Ｇ２．㊀新技术新工艺㊀２０２０年㊀第１期㊀７４㊀«新技术新工艺»工艺标准研究专栏[６]王淑萍．分步压装装药的安全性分析[J ]．火炸药学报,２００６,２９(２):２３Ｇ２５．[７]王淑萍,等．造型粉流动性能对分步压装工艺的影响[J ]．兵工自动化,２０１０,２９(７):４０Ｇ４２．[８]孙家利,等．压制武器分步压R L ＧF 高能炸药工艺技术[J ]．兵工自动化,２０１３,３２(１０):４４Ｇ４５．[９]王世英,胡焕性．炸药装药工艺对发射安全性的影响[J ]．火炸药学报,２００６,２６(１):２０Ｇ２２．[１０]李琳琳,等．分步压装药工艺及装药参数的实验室研究[J ]．兵工自动化,２００９,２８(１０):３７Ｇ３９．[１１]«弹药技术丛书»编辑部．榴弹设计与制造技术实践[M ]．北京:北京理工大学出版社,２０００．[１２]刁小强,等．分步压装药工艺参数对装药密度及密度分步的影响[J ]．兵工自动化,２０１３,３２(１１):５２Ｇ５６．作者简介:王秋雨(１９６９Ｇ),女,研究员级高级工程师,主要从事标准化科研与管理等方面的研究.收稿日期:２０１９Ｇ１０Ｇ２４责任编辑㊀郑练。

弹药高效毁伤关键技术的集成及应用【摘要】针对21世纪以来，军事力量的发展和壮大与科技产业的快速崛起之间联系越来越密切这一状况，根据我国军事力量的主要特点以及弹药技术的发展现状，结合国外以及国内各个领域的弹药毁伤技术以及我国现阶段军事武器的发展条件和状况，从如何提高我国军事综合力量以及弹药高效毁伤技术入手，本文将具体阐述弹药高效毁伤关键技术的集成以及应用，以推进这一关键技术的进步与发展。

【关键词】弹药；高效毁伤；关键技术与历史上传统使用过的弹药武器做出分析比较，现阶段我国的武器弹药，尤其是比率大，威力强劲的炮兵弹药，到目前为止还是需要装备能量较低的TNT，这一装备比西方国家的弹药爆炸威力要低了百分之三十到五十左右，这样的状况对于我国弹药实现高效毁伤的技术有着阻碍作用。

在这样的军事状况之下，我国研究并开展了大幅度提高弹药爆炸能量的含铝炸药研究。

1.升级装药质量，确保高能炸药和高威力炸药装药发射安全性问题这一程序包括了几个方面：顺序凝固注装新工艺和分步压装新工艺研究。

旨在研究装药质量与装药发射安全性关系的；炸药装药发射安全性评估技术研究，旨在提高装药质量检测可靠性的；装药质量无损检测技术研究。

近几年来围绕弹药高效毁伤的六项关键技术研究相继完成，最后又在122mm榴弹、152mm榴弹上进行了系统集成应用试验，结果表明：两种大口径榴弹采用改性B炸药及新装药工艺，共460发，按SRCQ-155-13g技术规范要求进行了装药质量检测，合格率>99%(实测460/460)置信度为95%，从中随机抽样共152发，经过高温、低温、高低温循环试验后进行了射击安全性试验考核，全部试验结果合格，装药质量优良。

与国外同类技术相比，达到了先进水平，其中装药质量和质量可靠性优于国外同类技术水平。

虽然试验样本量还较小，但已充分显示出，采用了先进的关键技术集成系统，装药质量十分稳定，质量监测有效可靠。

对大幅度提高我国弹药威力、实现弹药生产技术改造具有重要的示范作用和深远影响。

2019年5月国防技求晁舷第3期□径炯弹注装改牲B炸亟工艺应用册拜孙家利王秋雨卢凤主（北方华安工业集团有限公司）摘要：本文论述了改性B炸药性能、注装药工艺试验、检验和生产性分析，并经多批生产进行了可行性验证。

生产实践证明，我国大口径炮弹注装改性B炸药后，综合威力提高40%以上，具有一定的军事效益。

耒键词：高能常规毁伤改性B炸药注装药工艺作为野战火炮的重要组成部分，弹药已成为地面战争的“火力支柱”。

威力大、猛度高的B 炸药现已普遍应用于各种大口径杀爆弹等常规弹药，但高能炸药的应用一直是制约我国弹药威力大幅度提高的主要因素。

目前，我国的炸药和装药技术落后，与西方各国广泛采用的炸药装药技术（注装B炸药）相比，弹药的毁伤能力要低30%~50%左右，严重影响了压制武器的整体水平。

因此，开展了注装改性B炸药应用研究，以大幅度提高弹药高效毁伤性能。

注装改性B炸药的必要性B炸药的生产量约占以黑索今为基础的高能混合炸药的90%以上。

西方国家现装备使用的大口径弹药大多配用注装B炸药，可见历经70多年使用考验的B炸药仍具有重要的使用价值。

但是随着大口径火炮、远程压制性能的发展，对其炸药装备提出了更为苛刻的要求，致使原B炸药及其装药技术标准已不能适应高膛压大口径炮弹的发展。

改性B炸药是北京理工大学徐更光院士结合各国B炸药在应用中存在的问题进行改进的研究成果，已应用于多种大口径弹药。

改性B炸药是在原B炸药配方（40%梯恩梯和60%黑索今混合物）中加入抗裂剂、增塑剂等各种附加成分。

从根本上提高了B炸药的力学性能，降低药柱的弹性模量，防止了低温裂纹现象。

增塑剂的引入有效地防止了炸药反复熔注时药液粘度的增加。

同时在配方中引入微量吸收剂以防止抗裂剂渗出，所以改性B炸药渗油量较小，远低于国外B炸药，也低于梯恩梯。

因此，改性B炸药的性能明显优于国外B炸药。

改性B炸药在反复熔化注药过程中药液粘度保持稳定，有利于炸药的回收利用。

在高低温循环试验过程后药柱无裂纹、底隙现象出现，药柱与弹壁结合牢固。

弹药高效毁伤关键技术的集成及应用【摘要】针对21世纪以来，军事力量的发展和壮大与科技产业的快速崛起之间联系越来越密切这一状况，根据我国军事力量的主要特点以及弹药技术的发展现状，结合国外以及国内各个领域的弹药毁伤技术以及我国现阶段军事武器的发展条件和状况，从如何提高我国军事综合力量以及弹药高效毁伤技术入手，本文将具体阐述弹药高效毁伤关键技术的集成以及应用，以推进这一关键技术的进步与发展。

【关键词】弹药；高效毁伤；关键技术与历史上传统使用过的弹药武器做出分析比较，现阶段我国的武器弹药，尤其是比率大，威力强劲的炮兵弹药，到目前为止还是需要装备能量较低的TNT，这一装备比西方国家的弹药爆炸威力要低了百分之三十到五十左右，这样的状况对于我国弹药实现高效毁伤的技术有着阻碍作用。

在这样的军事状况之下，我国研究并开展了大幅度提高弹药爆炸能量的含铝炸药研究。

1.升级装药质量，确保高能炸药和高威力炸药装药发射安全性问题这一程序包括了几个方面：顺序凝固注装新工艺和分步压装新工艺研究。

旨在研究装药质量与装药发射安全性关系的；炸药装药发射安全性评估技术研究，旨在提高装药质量检测可靠性的；装药质量无损检测技术研究。

近几年来围绕弹药高效毁伤的六项关键技术研究相继完成，最后又在122mm榴弹、152mm榴弹上进行了系统集成应用试验，结果表明：两种大口径榴弹采用改性B炸药及新装药工艺，共460发，按SRCQ-155-13g技术规范要求进行了装药质量检测，合格率>99%(实测460/460)置信度为95%，从中随机抽样共152发，经过高温、低温、高低温循环试验后进行了射击安全性试验考核，全部试验结果合格，装药质量优良。

与国外同类技术相比，达到了先进水平，其中装药质量和质量可靠性优于国外同类技术水平。

虽然试验样本量还较小，但已充分显示出，采用了先进的关键技术集成系统，装药质量十分稳定，质量监测有效可靠。

对大幅度提高我国弹药威力、实现弹药生产技术改造具有重要的示范作用和深远影响。