空气动力保险机构

空气动力保险机构是利用弹丸飞行过程中引信零件受到的空气动力环境作为解除保险原动力的保险机构。对于发射后坐过载系数很小的弹丸（如火箭弹、迫击炮弹等）引信，或投掷式弹药（如航空炸弹、子母弹子弹）引信，为了解决平时安全与发射时可靠解除保险的矛盾，可以采用空气动力保险机构。空气动力保险机构是飞行弹道上动作，这提供了一定的延迟时间，因此空气动力保险机构具有延期解除保险功能。

空气动力保险机构分为活塞式空气动力保险机构、旋翼式空气动力保险机构和涡轮式空气动力保险机构。

活塞式空气动力保险机构是利用弹丸飞行时进入引信顶部的活塞上面的气流，使活塞上面产生剩余压力。随着弹丸速度的增加，剩余压力增大。当剩余压力达到一定值时，活塞克服活塞簧的抗力开始下降，当活塞下降到一定距离后即解除保险。它主要用于直线解除保险系数K1值很小的火箭弹引信。

活塞式空气动力保险机构通常有单行程与双行程两种结构形式，如图9-22所示。单行程活塞式空气动力保险机构在主动段内即解除保险，用于解除保险距离在主动段内的引信；双行程活塞式空气动力保险机构在主动段内尚未完成解除保险，只有当主动段末或进入被动段时，直线惯性力消失后才解除保险，用于解除保险距离要求较远、在主动段后解除保险的引信。

图9-22　活塞式空气动力保险机构
（a）单行程；（b）双行程

活塞式空气动力保险机构直接利用迎面空气压力解除保险，在现代引信中几乎不再使用。

旋翼式空气动力保险机构是利用弹丸飞行中迎面气流的作用使旋翼旋转而解除保险的保险机构。它只适用于亚声速飞行的引信，通常用于航空炸弹引信或火箭弹引信。

根据解除保险的方式不同，旋翼式空气动力保险机构可分为旋翼螺杆式与旋翼离心销式两种结构形式。

旋翼螺杆式空气动力保险机构的典型结构如图9-23所示。这种保险机构通过旋翼旋转带动螺杆旋出，旋翼旋转一定转数后，保险才被解除。

图9-23　旋翼螺杆式空气动力保险机构的典型结构

旋翼离心销式空气动力保险机构的典型结构如图9-24所示。这种保险机构通过旋翼的旋转带动装有离心销的离心销座旋转，当旋翼旋转到一定转速时，离心销受离心力撤出，保险才被解除。

图9-24　旋翼离心销式空气动力保险机构的典型结构

换离心销为离心板时，可构成另一种结构形式，如图9-25所示。

图9-25　旋翼离心板式空气动力保险机构的典型结构

为了实现延期解除保险，旋翼机构一般与减速轮系配合，以延长对保险件的释放时间。也有将旋翼机构与其他机构合用，以延迟旋翼的启动，从而实现延期解除保险功能，例如航空炸弹引信使用的旋翼控制器，如图9-26所示。

图9-26　旋翼控制器
（a）旋翼控制器安装示意图；（b）旋翼控制器典型结构

在航空炸弹引信中使用普通的旋翼空气动力保险机构，可能会遇到以下的不利情况：

（1）载机高速飞行投弹时，旋翼转速很大，在大离心力作用下可能折断；

（2）载机以不同的航速投弹时，旋翼的旋转速度也不同，因而旋翼解除保险的时间可能产生很大的散布。

为了克服第一种不利情况，可采用摩擦缓冲旋翼保险机构；为了克服第二种不利情况，可采用等速旋翼保险机构。

摩擦缓冲旋翼保险机构的旋翼结构如图9-27所示。图中，旋翼与螺杆之间有一个摩擦簧片，当旋翼转速达到某一值时，其旋转力矩将超过摩擦簧片的摩擦力矩。此时的旋翼将不带动螺杆转动，而只是在摩擦簧片上打滑，所以叶片不易折断。另外，若采用这种旋翼结构，当螺杆转动到位被螺纹卡死时，旋翼不至于突然停转，而是依其惯性继续向前空转，在这种情况下，旋翼也不易折断。

图9-27　摩擦缓冲旋翼的结构

等速旋翼保险机构有可变迎角旋翼和旋翼等速调速器等两种形式。

可变迎角旋翼的结构如图9-28所示。在此种结构中，当旋翼转速增高时，在离心力作用下，活动叶片拉伸弹簧向外移动，同时其迎角α将随之变小，从而使旋翼的旋转力矩和转动速度减小。一定的弹簧抗力可对应一定的转速，这种旋翼可以起到自动调整转速的作用。

图9-28　可变迎角旋翼

旋翼等速调速器的结构如图9-29所示。在此结构中，旋翼与一个带有四个凸爪的调速轮铆在一起，调速轮的凸爪卡在四个离心子所形成的四个凹槽内，四个离心子外面围有一根圆柱形螺旋弹簧。旋翼转动时带动离心子转动，当旋翼转速达到一定值时，离心子在离心力作用下克服弹簧抗力而向外移动，从而脱离调速轮凸爪的束缚。因为离心子装在与输出主轴（或齿轴）固结在一起的圆盘上，所以此时输出主轴的转速不再随旋翼增加。当输出主轴的转速下降时，离心子的离心力随之下降，弹簧驱动离心子向回运动，使之重新与调速轮凸爪相接触，主轴又重新加速。选择适当抗力的弹簧，就可使主轴保持固定的速度范围，达到调速的目的。

图9-29　旋翼等速调速器的结构

涡轮式空气动力保险机构是利用弹丸飞行时迎面气流的作用使涡轮旋转而解除保险的保险机构，其体积较小，强度较高，可装于引信体内部，对弹道影响较小，适用于迫弹引信、高速火箭弹引信及高速飞行时投掷的航空炸弹引信。

根据涡轮叶片的构造，涡轮式空气动力保险机构可分为轴流式和辐流式两种形式。轴流式涡轮机构的空气气流沿轴向流动，其典型结构如图9-30所示。辐流式涡轮机构的空气气流沿径向流动，其典型结构如图9-31所示。

图9-30　轴流式涡轮机构的典型结构

图9-31　辐流式涡轮机构的典型结构

根据结构形式，涡轮式空气动力保险机构也可分为涡轮螺杆式、涡轮离心销式和涡轮发电机式三种结构形式。涡轮发电机式保险机构是利用涡轮发电机在弹道飞行中发电，通过电路处理控制引信解除保险的保险机构，属于机电式保险机构。例如，当采用涡轮发电机作为迫击炮弹引信的环境传感器时，在弹丸通过弹道顶点的瞬间，涡轮发电机会出现停转现象，这种弹道速度特性的变化经过识别和判断后，可以作为引信解除保险的信号输入。

涡轮螺杆式保险机构一般在飞出炮口后很快就会解除保险，为了实现引信的延期解除保险，可以将其与各种减速传动轮系相结合。图9-32所示是涡轮机构与差动轮系构成的具有延期解除保险功能的空气动力保险机构，其击针杆作为保险件约束隔爆机构转正。弹道飞行中，涡轮高速旋转，带动击针杆高速旋转；固定在击针杆上的上齿轮片由导向销和传动筒径向约束，并通过轴齿轮带动下齿轮片转动；由于上、下齿轮相差1个齿，因此上、下齿轮产生相对旋转，使得击针从与下齿轮片固连的螺母中缓慢旋出，从而达到延期解除保险的目的。

图9-32　涡轮螺杆机构与差动轮系构成的保险机构

涡轮离心销式保险机构的工作原理与旋翼离心销式保险机构基本相同，典型结构如图9-33所示。

图9-33　涡轮离心销式保险机构的典型结构

为了减小对弹丸外弹道性能的影响，可以将涡轮机构装入引信内部，称为内藏式涡轮保险机构。它是一种轴流式涡轮机构，具有一般涡轮式空气动力保险机构的性能特点及同样的适应范围，还可适用于初速为超声速的非旋转或微旋转尾翼弹丸的弹头引信。内藏式结构可以对涡轮机构进行很好的保护，对于抛撒子弹时母弹存速为超声速的子母弹的子弹弹头引信同样适用。内藏式涡轮保险机构的典型结构如图9-34所示。

图9-34　内藏式涡轮保险机构的典型结构

内藏式涡轮机构需与引信外形共同设计，其引信头部为一个平头体，之后的外形由两部分锥台构成。两锥台锥角前大后小，具体应与弹丸外形协调设计。涡轮设置在前锥台体内。超声速飞行时，在平头体处形成一个脱体激波，前锥尾部形成一个附体激波。空气气流由引信进气口流入，沿涡轮轴向运动，流出涡轮后，空气气流由引信排气口流出，排气口的设置在两锥台之间附体激波之后的低气压区。进气口孔壁与涡轮叶片外缘间应留有足够的间隙，以防因涡轮机构自身的偏心或孔壁与涡轮机构的装配不同轴度等造成机构转动不灵活或卡死。