Page 63 - 《含能材料》火工品技术合集 2015~2019

基 于 MOS 控 制 晶 闸 管 的 高 压 电 容 放 电 特 性 423

表 4 爆炸箔电爆性能参数
Table 4 Electric explosion performance parameters of EFI
discharge peak peak peak current peak voltage burst time burst power burst energy circuit energy
voltage / kV current / kA voltage / kV time / ns time / ns / ns / MW / mJ efficiency / %
0.60 0.8271 0.2436 156.9 259.1 228.2 0.1713 16.77 25.88
0.70 1.327 0.4782 210.0 277.2 271.0 0.4085 35.67 40.44
0.85 1.211 0.5834 276.5 317.9 307.0 0.5563 61.73 47.47
1.00 1.694 0.8363 221.4 251.5 242.5 1.150 54.34 30.19
1.20 2.032 0.9273 142.3 174.7 168.2 1.490 58.60 22.61
1.40 2.722 1.252 124.5 135.3 134.5 3.342 74.74 21.18

-3
SU‑8 加 速 膛 尺 寸 为 0.425 mm（Φ）× 0.40 mm（H）； 定点燃 BPN（硼粉 1.50 μm，压药密度 1.57 g·cm ）的
硼/硝酸钾点火药（Boron‑Potassium Nitrate，BPN）符合 能 量 为 0.26 J，而 杨 振 英 ［24］ 采 用 冲 击 片 点 火 管 点 燃
-3
-3
GJB6217-2008 规范 ［23］ ，药柱压药密度为 1.57 g·cm ， BPN（硼 粉/1.40 μm，压 药 密 度/1.60 g·cm ）时 测 得
直径 5 mm，高 4 mm。 50% 发火能量为 0.665 J，说明基于 MCT 的 CDU 和微
在放电电压不大于 1.30 kV 下，采用陶瓷电容和 型 爆 炸 箔 芯 片 组 成 的 爆 炸 箔 点 火 器 有 更 强 的 点 火
MCT 组成的 CDU 进行 BPN 飞片冲击点火研究，点火 能力。
结 果 如 表 5 所 示 。 其 中 ，定 义 最 小 发 火 电 压 为 点 燃
BPN 时电容的最小放电电压，稳定发火电压为可连续 4 结 论
三次点燃 BPN 时电容的放电电压。
（1）设 计 制 作 了 基 于 国 产 MCT 和 陶 瓷 电 容 的
CDU，体积约为 40 mm（L）×25 mm（W）×8 mm（H）；
并分析了 CDU 的 R⁃L⁃C 电路方程，发现回路峰值电流
与电容放电电压和容值呈正相关，与回路电感和电阻
呈负相关。
（2）根据 CDU 回路放电电流曲线，验证了容值和
放电电压对 CDU 放电特性的影响规律，同时计算出回
图 6 爆炸箔点火器各组件照片 路电感约 10 nH，电阻约 100 mΩ。随着放电电压升
Fig.6 The component photo of exploding foil igniter 高，回路峰值电流上升，电流上升时间基本一致；随着
电容容值变大，相应地峰值电流变大，电容放电时间和
表 5 硼/硝酸钾点火结果
Table 5 Ignition results of BPN 峰值电流上升时间延长。
（3）利用 35 mΩ 爆炸箔研究了 CDU 的放电性能。
minimum stable storage energy
capacitance discharge discharge under the stable 采用 0.36 μF 电容，在 1.00~1.40 kV 放电电压下，测得
/ μF
voltage / kV voltage / kV discharge voltage / J 回路峰值电流为 1.694~2.722 kA，峰值电流、峰值电
0.18 - - - 压 延 迟 时 间 为 10.8~32.4 ns，爆 发 点 时 刻 为 134.5~
0.22 1.20 1.30 0.18
0.36 1.05 1.20 0.26 242.5 ns，爆发点功率为 1.150~3.342 MW；在电容放
电过程中，回路电流曲线出现两个峰，说明在桥箔电爆
由表 5 可见，随着容值增加，最小点火电压和稳定 后出现了空气击穿现象，这与 CDU 回路电流正向震荡
点 火 电 压 均 减 小 ；在 0.18 μF 电 容 ，放 电 电 压 为 特性相关。
1.30 kV 的条件下，进行三次 BPN 点火实验，BPN 均未 （4）采用符合国军标的 BPN 与 35 mΩ 爆炸箔验证
点燃，同时考虑到 MCT 电压上限是 1.40 kV，故认为采 了 CDU 的点火能力。CDU 能可靠点燃 BPN 所需能
用 0.18 μF 电 容 不 足 以 点 燃 BPN；本 研 究 采 用 基 于 量约为 0.26 J，说明基于 MCT 的 CDU 和微型爆炸箔芯
MCT 的 CDU 对微型爆炸箔芯片放电，研究发现可稳 片组成的爆炸箔点火器有一定的应用前景。

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 5 期 （417-425）