MEMS万向惯性开关结构设计研究仿真(4)
（4）MEMS技术将推动新原理、新机构引信的出现。微机电系统技术的发展，有可能使新原理、新机构引信的出现成为现实。如利用引信微机电安全机构代替现有引信安全保险机构，采用多体制探测、多作用方式相结合，可以从根本上改善弹药的安全与起爆性能。MEMS安全机构比常规安全与解除保险装置小得多，因此可以使战斗部装药量增加，较大地提高弹药杀伤力。
1.6 国内外MEMS万向开关研究现状
2 引信MEMS万向开关的工作环境
引信在全寿命周期内可能经受的特定物理条件的总和叫做引信环境[14]。引信从制成成品出厂到引燃或引爆弹药的整个生命周期中，要经受许多环境条件的影响，例如高低温、潮湿、盐雾、淋雨、霉菌、磕碰、振动、冲击、旋转、迎面空气阻力、目标阻力以及电磁和地磁环境等。可以把引信工作全过程的环境分为四个阶段：勤务处理、发射、飞行和撞击目标。每个阶段对万向开关的要求都不同，只有当万向开关满足所有阶段的要求时，开关才能正常工作，从而引信才能产生作用。
引信环境具有两种效应：一方面，引信通过感知环境信息来判断和识别引信自身的状态，作为控制引信工作的信息来源，并且可以利用部分环境力作为引信机构工作的能源，完成相应的动作；另一方面，有些干扰环境将对引信产生有害的作用，破坏引信正常工作，造成引信瞎火、早炸、甚至膛炸等。因此，在设计引信的过程中，要充分利用有利的环境因素，设法控制和克服不利的因素，从而使引信具有适应周围环境的能力。
只有充分了解引信所处的工作环境，根据各阶段对开关的不同要求，才能更好地设计万向开关。
2.1 勤务处理环境
勤务处理环境指由引信出厂到发射前所经历的一系列环境，包括运输、搬运、弹药箱的叠放和倒垛，运输中的吊装、飞机的空投、对引信电路的例行检查、发射前的装定和装填、停止射击时的退弹等。勤务处理中可能遇到比较恶劣的环境条件，如震动、磕碰、搬运和装填时的偶然跌落、空投开伞和着地时的冲击以及周围环境的静电与射频干扰等。要求引信不能因受这些环境条件的作用而提前解除保险、提前发火或起爆。
在勤务处理环境中，起主导作用的两个因素分别为振动和冲击。振动主要为弹药运输过程中的振动和战术作战中的装填、随发射载体飞行等产生的振动。尽管勤务处理中的振动一般不会很强烈，但是振动的特点是重复性加载，容易引起零件的疲劳和老化。典型的振动环境是运输中的振动，其中火车运输时，上下振动的惯性加速度的最大值不大于20g，一般只有3-4g，而汽车运输时振动的惯性加速度更小，一般不超过2.5g。这可以通过采用保险件对隔离件的保险深度留有一定的余量来解决。
冲击包括运输中的相互磕碰、跌落与地面的冲击等，其特点是冲击力比较大，作用时间相对较短。通过对81mm迫击炮弹跌落试验可知，在同样落高下，落向土地时的最大加速度只有200g到300g，但是持续时间较长，约10ms左右；而落向钢板时，冲击加速度最大可达一万多个g，但是持续时间较短，仅有几百微秒。所以，这时要保证引信在跌落时，引信安全与保险机构未解除保险，另外要保证万向开关在跌落冲击力的作用下不会发生断裂。
2.2 发射环境
引信发射环境是指引信在膛内受到的火药气体作用和引信与膛壁的相互作用，以及引信在此作用力下的响应过程[15]。由于引信在膛内所经历的环境非常复杂，而且十分恶劣。发射时火药燃烧产生的气体对弹丸产生的作用，可以使得弹丸在几毫秒的时间里从静止状态变为以每秒数百米的速度运行，从而产生极大的加速度。另外，弹丸由于受到火炮膛线的作用，使弹丸产生旋转，在几毫秒的时间里弹丸从原来的静止状态获得几千转甚至几万转的旋转速度，产生非常大的旋转加速度。所以，万向开关在此过程中，会受到后坐力、离心力、切线力等的作用。
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