电点火具失效影响因素分析

赖江平叶有生曾志琳

国营长虹机械厂广西桂林541003

摘要：火工品的推进主要是靠发动机中的电点火具点燃。而在长期贮存过程中，电点火具是整个火箭系统中最薄弱的环节，其质量决定了火箭的发射可靠性。因此，有必要对电点火具在长期贮存过程中的性能变化和失效机理进行研究。本文分析了影响电点火具失效的因素，希望能改善电点火具的失效问题。

关键词：电点火具；失效；影响因素

航空弹药是空军航空作战中的重要军事装备，而电点火具是其关键所在。根据我国弹药贮存环境的实际情况，通过分析温度、电子元件腐蚀和电磁环境对电点火具的影响，系统深入地研究了影响电点火具的主要因素及其机理。分析了弹药密封包装中湿度变化和温度转换的规律。指出外界环境中的低频成分是影响密封包装湿度的主要因素。得出了电点火具受温度和电磁环境因素影响的失效机理，并提出了相应的处理方法和措施。

一、电点火具概述

电点火具是一种常用于火箭发动机点火的点火装置。在一定的初始脉冲能量作用下，燃烧迅速，产生大量的气体，不仅使火箭推进剂表面升高到一定的温度，而且在燃烧室内建立一定的压力，保证火箭推进剂的正常燃烧，电点火器也用于火焰喷射器和一些民用工业。

电点火具的装置一般由点火装置（如电点火头或帽销）、点火剂和壳体部分组成。点火器种类繁多，按初始脉冲能量可分为电点火器、惯性点火器、热辐射点火器和酸性点火器。

（一）电点火具的结构

根据电点火的结构，电点火器可分为桥丝式、火花式和中间式。桥丝电点火器由电点火器和点火器组成。根据其相对位置可分为整体式点火器和分离式点火器两种。

（1）整体式

（2）分装式

（二）电点火具的电点火头结构

电点火头有灼热桥丝式、导电药式、火花式，如下图1。

图1电点火头结构形式

A：灼热桥丝式电点火头

1-导线；2-密封漆；3-套管；4-点火药；

5-桥丝

B：导电药式电点火头

1-导线；2-塑料塞；3-套管；4-导电药；

5-点火药

C：火花式电点火头

1-导线；2-套管；3-塑料塞；4-点火药

电点火头的结构一般由导线、桥丝、引燃药（发火药）组成，有的外加套管。

导线：

桥丝：镍铬合金丝（6J20、6J10，GJB1667-93）、铂铱合金丝、康铜丝等。

引燃药：KClO3+Pb（CNS）2+PbCrO4+粘和剂等

二、电点火具失效影响因素

（一）温度影响因素

电点火具的长期贮存必须保证周围环境的恒定，无论温度过低是过高都会造成电点火具的失效，同时还会影响导致电点火具电子元件中半导体正常工作，进而导致电点火具的失效。在温度过低或者过高的情况下，都会对电点火具中的各个零件造成不同程度的影响，让某些电子元件无法正常的工作。

（二）贮存时间过长

半导体电桥芯片的爆发时间反映了芯片的性能，长时间的贮存对电点火具芯片的性能会有一定的影响，让其爆发时间变得不稳定。不仅如此，贮存时间过长对对点火具感度也是有影响的。感度是指点火具由于对外部能量的作用而发生爆炸变化的困难程度。它代表了点火具的安全性和可靠性。常用安全电压、点火电压等参数来表示电爆炸装置电容放电的点火灵敏度。安全电压是指火工品100%不点火的最大电压，点火电压是指火工品100%不点火的最小电压。

（三）电子元具件腐蚀

目前，电子元件的外引线（脚）大多采用科瓦合金，试验用的点火脚主要采用科瓦合金镀金脚。由于可伐合金的热膨胀系数接近陶瓷和玻璃，广泛用作包装材料，具有良好的热相容性，因此被广泛用作电子元件的外引线。然而，可伐合金对腐蚀非常敏感，在潮湿环境中容易因腐蚀而断裂。腐蚀的主要原因可分为内部原因和外部原因。

内部原因如下：

（1）电镀工艺不良，导致镀层表面粗糙、气孔大或微裂纹，基体金属未得到充分保护。

（2）可伐合金质量差，晶粒尺寸大，易腐蚀晶界。

（3）铅烧结工艺不好，晶界氧化。

（4）电镀前后未清洗，造成残留腐蚀。电镀前，通常对柯伐合金进行酸洗和抛光，但当柯伐合金本身表面存在凹坑时，很难彻底清洗凹坑中的酸，这就成为腐蚀的原因。

（5）镀层光亮剂中硫含量过高。

主要的外部原因是：

（1）环境湿度过高或者有腐蚀性气体。

（2）装配时手汗接触，引入含有残留助焊剂或杂质氯离子。

当观察一批电点火具发生腐蚀的情况时，点火具具在光学显微镜观察中，并不是所有的样品都被腐蚀了，只有少数样品被腐蚀了。可以采取适当的工艺措施来提高脚部的耐腐蚀性。如提高可伐合金材料的质量和电镀质量，减少镀金层的针孔和划痕，提高可伐合金的表面光洁度和镀层表面的光滑度等。

点火具具的腐蚀会导致点火具电阻超调和电路损坏，使点火具失明。对于有腐蚀点的点火具，使用HG1941A数字低电阻/电压表测试点火具的电阻。电阻值不为零或无穷大，即腐蚀不会导致点火具短路或断路。与加速寿命试验前和腐蚀点出现后的电阻相比，电阻值在允许误差范围内没有变化，仍在点火具要求的范围内，底脚腐蚀仅仅是点火具的外观失效。

（四）静电影响因素

当点火具受到静电放电时，点火具没有意外点火情况的发生。这是由于点火具电极塞静电放电通道的设计。当点火具处于静电放电状态时，通过静电放电通道释放静电放电，使点火具具有良好的静电安全性。加速寿命试验前后，点火具阻力、芯片爆发时间和药剂点火时间无明显差异。点火具的静电安全性和爆炸性会发生明显变化。说明如果电点火具的静电放电通道工作不正常，储存后电点火具就会失效。

三、解决措施

随着时间的推移，电点火具会因热分解而发生缓慢的老化反应，这主要失效机制的损耗。当火工品的成分降低到一定程度时，火工品就会失效。另外，由于火工品的吸湿性，在潮湿的环境中，火工品会变质。这是产品性能在几个小时或几天内的失败。不是磨损。因此，影响火工品贮存寿命的主要因素是温度和湿度。一般而言点火具是一种密封结构，只要点火器的密封环氧树脂结构完整，保证了点火器的密封性。就可以解决电点火具因为温度、贮存时间过长以及腐蚀所引起的失效问题。

其次电点火具在电磁环境中的失效问题，这主要表现在静电影响因素引起的电点火具失效。想要解决这一问题就需要保证电点火具的静电放电通道工作正常，不会发生异常情况，这样储存后电点火具就不会失效。

四、结语

随着科技的发展，国防科技和民用两个领域都用到了电点火具，电点火具的发展在一定程度上影响着一个国家的国力。因此分析电点火具失效的影响因素是非常有必要的，本文研究得出导致电点火具失效的影响因素有温度、贮存时间、电子元件的腐蚀、电磁环境下的静电影响等几个因素，本文还针对这几个影响因素提出了相应的解决措施，希望能促进我国电点火具的发展。

参考文献：

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