直列式(in-line)传爆序列是指各种爆炸元件按照感度递减、输出递增的顺序排列而成的中间无隔爆的爆炸序列。典型的直列式传爆序列主要由冲击片雷管(slapper detonator)、升压控制电路和环境传感器组成，其中，冲击片雷管中不含任何敏感的起爆炸药，仅装有高密度Ⅳ型六硝基茋(HNS-Ⅳ)药柱，且换能元与药剂不直接接触，整个序列具有很高的安全性与可靠性。使用直列式传爆序列的起爆系统与传统的错位式安全起爆系统相比，在同等安全性的情况下，还具有体积小、质量轻的优点。将直列式传爆序列用于弹药或战斗部的设计中，可使传统的弹药传爆序列结构设计得到简化，装药结构得到改善，生产操作更加安全，并且，缩短弹药生产周期，提高效费比。
据文献[1-3]报道，应用直列式安全与解除保险装置的新型安全引信的型号研究在国外得到了广泛的重视，并已用于多种型号的导弹或火箭中。其中，直列式传爆序列典型的应用实例就是1992年美国Lawrence Livermore国家实验室报道的钝感航弹传爆序列，它是用RP95冲击片雷管起爆毫克量的HNS-Ⅳ或太安(PETN)，该传爆药爆炸后驱动金属飞片起爆超细三氨基三硝基苯(TATB)及LX-17钝感传爆药，最后起爆PBXW-124不敏感炸药主装药[4-6]。在国内，随着冲击片雷管和爆炸箔直列式起爆系统的发展日趋成熟，目前在各种弹药中正处于初期应用阶段，但对直列式传爆序列却很少有人研究。本试验对以冲击片雷管起爆HNS-Ⅱ传爆药盒和JHB-1扩爆药柱的直列式传爆序列进行了研究，该研究对爆炸箔直列式起爆系统的应用具有一定的参考意义。
2 试验 2.1 试验装置试验所用起爆装置主要由电子安全逻辑电路和高压起爆控制电路组成，其试验原理如图 1所示，高压起爆控制电路依次接收到电子安全逻辑电路的升压信号及起爆信号，起爆传爆序列中的冲击片雷管，再依次起爆下级的传爆药、主装药。其中，高压起爆控制电路主要由电容、高压开关及低电感电路等组成。
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图 1 起爆装置原理图 Fig.1 Schematic diagram of initiation device |
设计了一种传爆序列装药传爆性能试验装置，如图 2所示，由冲击片雷管依次起爆下级的HNS-Ⅱ传爆药盒和JHB-1扩爆药柱。
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图 2 传爆序列装药传爆性能试验装置 1—雷管，2—HNS-Ⅱ药盒，3—铝支架，4—JHB-1扩爆药柱，5—鉴定钢块 Fig.2 Test device of explosive trains 1—detonator, 2—HNS-Ⅱ, 3—Al bracket, 4—JHB-1, 5—steel block |
冲击片雷管装药药剂为HNS-Ⅳ，装药密度为1.6 g·cm-3；HNS-Ⅱ传爆药药量为15.9 g，药柱尺寸Φ26 mm×18.5 mm，压药密度为1.62 g·cm-3；JHB-1扩爆药药柱尺寸Φ30 mm×8.9 mm，压药密度为1.65 g·cm-3，其中，JHB-1由主体炸药TATB、RDX和粘结剂组成，其配比TATB/RDX/粘结剂为48/48/4，其撞击感度和冲击波感度均远小于特屈儿，实测爆速(7952 m·s-1)高于特屈儿理论爆速(7776 m·s-1)，在慢速烤燃试验中仅发生部分燃烧反应(特屈儿发生爆轰)[7]，适用于直列式起爆系统。
上述样品中，冲击片雷管由兵器工业213研究所生产，HNS-Ⅱ传爆药和JHB-1扩爆药均由某研究单位提供。
3 试验结果及讨论 3.1 冲击片雷管输出能力评估试验考核冲击片雷管在不同间隙情况下，起爆裸装JHB-1扩爆药柱的起爆能力，试验装置如图 3所示，该试验装置是在图 2所示传爆序列装药传爆性能试验装置中，去掉HNS-Ⅱ传爆药盒部分。其中，起爆电路发火电容0.22 μF，起爆电压3.0~4.0 kV。试验结果见表 1，试验后鉴定钢块典型照片如图 4所示。
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图 3 冲击片雷管起爆JHB-1药柱试验装置 Fig.3 Test device of slapper detonator initiate JHB-1 |
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图 4 试验后鉴定钢块典型照片 Fig.4 Typical photo of steel block after test |
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表 1 冲击片雷管通过间隙起爆裸装JHB-1药柱试验结果 Tab.1 Test results of slapper detonator initiate bare JHB-1 under certain gap condition |
由表 1可见，在JHB-1扩爆药柱裸装情况下，1#、2#、5#、7#装置的JHB-1扩爆药柱被冲击片雷管起爆，3#、4#、6#装置雷管起爆、JHB-1药柱未爆。图 4为390 mg装药量的冲击片雷管起爆JHB-1扩爆药柱后，在Φ60 mm×30 mm尺寸的鉴定钢块上留下的凹坑照片，钢凹深度2.3 mm。
结合本试验条件中冲击片雷管在不同起爆间隙条件下，对裸露JHB-1扩爆药柱的起爆试验，可以得出以下结论：
(1) 增大雷管装药量，冲击片雷管输出能力增加；
(2) 在冲击片雷管装药量390 mg、JHB-1药柱裸装条件下，冲击片雷管能够在较小传爆间隙条件下(≤8 mm)，起爆钝感JHB-1扩爆药柱。
3.2 直列式传爆序列装药传爆性能验证试验在进行了冲击片雷管对钝感JHB-1扩爆药柱的起爆性能试验的基础上，设计了一组直列式传爆序列(冲击片雷管—HNS-Ⅱ传爆药盒—JHB-1扩爆药柱)传爆试验装置(使用装药量390 mg的冲击片雷管)，并对该传爆序列在常温、低温条件下的装药传爆性能进行了试验验证。
3.2.1 常温传爆性能验证试验常温状态下的试验装置示意图如图 2所示，冲击片雷管与HNS-Ⅱ传爆药盒间距为3.6 mm，药盒与JHB-1药柱间距为25 mm。在试验中，发火电容为0.22 μF，冲击片雷管起爆电压为3 kV，试验结果见表 2，试验后对应序号鉴定钢块炸痕及药盒残骸照片如图 5所示。
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图 5 常温传爆试验钢块炸痕及药盒残骸 Fig.5 Steel block and box debris after test under normal temperature |
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表 2 直列式传爆序列常温、低温传爆试验结果 Tab.2 Detonation test result of in-line explosive trains under low and normal temperatures |
为了考核该传爆序列装药在低温状态下的传爆性能，在-40 ℃的低温状态下，进行冲击片雷管─HNS-Ⅱ传爆药盒的间隙传爆试验。低温试验下的试验装置是在图 2所示试验装置中，去掉JHB-1扩爆药柱部分，仅考核冲击片雷管─HNS-Ⅱ传爆药盒的传爆性能，其中，冲击片雷管与HNS-Ⅱ传爆药盒间距10 mm，试验结果见表 2。
由表 2可见：
(1) 常温状态下，390 mg装药量的冲击片雷管可通过3.6 mm的间隙，可靠起爆装药量15.9 g的HNS-Ⅱ传爆药盒，药盒爆轰再通过25 mm的间隙，可靠起爆下级JHB-1药柱。说明了在冲击片雷管和JHB-1扩爆药柱之间加入HNS-Ⅱ传爆药盒的设计后，整个传爆序列作用更加可靠。
(2) 在-40 ℃的低温状态下，390 mg装药量的冲击片雷管可通过10 mm的间隙，可靠起爆装药量15.9 g的HNS-Ⅱ传爆药盒。这验证了作为直列式传爆序列元件的冲击片雷管和HNS-Ⅱ传爆药盒在低温(-40 ℃)及加大传爆间隙(10 mm)的加严状态下，良好的传爆性能。
图 5所示为常温状态下，传爆序列冲击片雷管(装药量390 mg)—HNS-Ⅱ传爆药盒(药量15.9 g)—JHB-1扩爆药柱传爆后，对应的鉴定钢块凹痕及药盒残骸照片(图 5中的1, 2, 3即对应表 2中的1, 2, 3号试样)。由照片可见，传爆序列均正常传爆。
4 结论(1) 装药量390 mg的冲击片雷管可在≤8 mm的传爆间隙条件下，可靠起爆裸装钝感JHB-1扩爆药柱。
(2) 常温状态下，直列式传爆序列冲击片雷管(装药量390 mg)—HNS-Ⅱ传爆药盒(药量15.9 g)—JHB-1扩爆药柱可靠传爆。
(3) 在-40 ℃低温和拉大传爆间隙(10 mm)的加严状态条件下，该直列式传爆序列元件冲击片雷管(装药量390 mg)和HNS-Ⅱ传爆药盒(药量15.9 g)具有良好的低温传爆性能。
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An experiment device of in-line explosive trains(slapper detonator—HNS-Ⅱ—JHB-1)was designed. Its explosive performance was studied.