底火 :一种引燃性火工品

更新时间:2023-08-15 17:04

底火是利用机械能电能激发以引燃发射药或传发射药包的引燃性火工品,是发射装药传火序列的第一级火工品。按输入刺激的形式,分为撞击底火、电底火和电撞两用底火,按其与药筒配合的方式,分为压入式底火(又称点火管、门管)和旋入式 (螺纹式)底火,另一种按火炮的口径分,可分为小口径炮弹底火(口径在37mm以下)和大中口径炮弹底火 (口径在57mm以上)。底火由发火装置(火帽或电发火件)、传火药和其他零件组成,用于药筒中引燃发射药。

底火的作用原理

底火由发火装置(火帽或电发火件)、传发射药和其他零件组成,用于药筒中引燃发射药

不同的底火其作用原理大同小异,现以撞击底火为例来说明其作用过程,当炮弹发射时底火中的火帽首先受火炮撞击的冲能作用而发火,火帽的火焰先点燃发射药,由装药产生比火帽火焰大得多的火力来点燃发射药。当炮弹的口径较小,底火装药也满足不了发射药正常燃烧的要求时,此时在药筒的底部(底火和发射药之间)还要增加点火药包(实际上是进一步增加了底火的装药量),点火药包通常用小粒黑药制成,其药量随弹丸的口径而异。

发展历程

底火的发展历史可以追溯到16世纪末17世纪初在这一时期,西方科学家J.孔克尔研制成功了一种灵敏度和火药力都比较高的,为底火的发展创造了条件。1817 年,英国人研制成功了用铜盂、雷酸汞等材料制造的底火,并很快用于各种弹药,这就是最早的底火,到1840-1842年间,底火被应用于枪弹和小口径炮弹,从而出现了枪炮后膛装填的定装式弹药,并促进了身管武器的快速发展。自1900年,在底火生产中采用过击发药,1970 年英国研制成功了“伊雷”装药,使底火的生产安全性进一步提高,工艺性也进一步完善。

枪弹底火的历史比底火的历史要短一些,它随定装式枪弹的诞生而出现,并随定装式弹药结构的不断完善而发展。枪弹底火出现的具体时间已无法考证,但估计至少也有一个多世纪了。

随着底火广泛应用新材料、新技术和新工艺,其结构不断改进,总体性能得到不断提高,另外,由于高新技术在武器弹药上的应用,高新技术弹药、新概念弹药的出现与蓬勃发展,对底火也提出了更高的要求。

分类

底火的种类较多,按其弹种的种类来分有枪弹底火和炮弹底火两种;按输入刺激的形式,分为撞击底火、电底火和电撞两用底火;按其与药筒配合的方式,分为压入式底火(又称点火管、门管)和旋入式 (螺纹式)底火;另一种按火炮的口径分,可分为小口径炮弹底火(口径在37mm以下)和大中口径炮弹底火 (口径在57mm以上);按照用途不同,底火可分为迫击炮用底火和坦克、航空炮用底火。

按弹种的种类分类

枪弹底火(ignition cap)

是配用于枪弹的底火。它是体积比较小,安装在枪弹药筒底部,由输入的机械能电能刺激发火,用于点燃枪弹发射药装药的部件,有些国家也称之为“火帽”。枪弹底火是枪弹的一个重要部件,其结构比较简单,使用时一般是直接压入枪弹药简的底部。

炮弹底火(artillery primer)

是配用于炮弹的底火。它是装在炮弹药筒底部,用于输出火焰点燃发射药装药或传发射药的部件。

按输入刺激的形式分类

撞击底火(percussion primer)

利用撞击机械能激发的底火,是发明最早、用途最广、最常见的一种底火。底火体一般都用钢制的,底部要求一定的硬度,以满足发火感度和底部强度的要求。底火体结构为过盈配合压入药筒,也有带螺纹的结构面拧入药筒的。松装药是黑发射药,也有少数装点火药(由硫酸亚铁氰化铅和过氯酸钾混合而成)。输出的激发能量通常为1.6~3.5J。

电底火

桥丝式电底火(bridgewire electric primer)

利用电能使桥丝灼热而激发的电底火。电发火件由PCB接线端子加工制成,中间焊有铬丝电桥,并涂有三硝基间苯二酚铅。传火管的上下外壳中间压有点发射药,底火体为负极,芯电极为正极。所有导电零件都必须镀锡镀银,也有用黄铜制造而不镀其它金属的。为了确保底火发火后不漏气,绝缘套必须密实可靠,在大约392MPa的压强作用下,不发生破裂,在高温情况下不熔化或烧蚀

导电药式电底火(conductive mixture electric primer)

输入电能使两极之间的导电药激发的电底火。结构和桥式电底火基本相同。两极间不用镍铬丝构成电桥。而在两极间压导电药,两极间距一般为0.15~0.3mm。导电药通常采用三硝基间二酚铅和石墨混合物,石墨含量约3%~5%。这种电底火的发火电压约为24V(火炮常用电源的电压),可由药剂的配比进行调整。常用于发射速率高的小口径炮弹上。优点是结构简单,易小型化,但防静电性能较差。

电撞两用底火(electric andpercussionprimer)

利用撞击机械能电能都可激发的底火,一般由底火体、火帽、电发火件、绝缘塑料、传发射药管和密封盖组成,在撞击的作用下,火帽发火点燃传火药管,在电能作用下,电发火件发火点燃传火药管。由于既可由电能激发又可由撞击能激发,这种底火的发火可靠性较高。

按火炮的口径分类

小口径弹用底火(artillery primer tor small caliber ammunition)

用于小口径炮弹的底火。配用于钢药筒上的,都采用压入式结构。配用于铜药筒上的,一般采用拧入式结构,但23mm、25mm炮弹也采用压入式结构。由于炮弹口径小,药筒内一般不设附加药包,底火的点火能力对内弹道影响甚大,有的甚至对外弹道也产生影响。设计时,必须考虑使点火能力满足全弹的战术技术要求。小口径炮多是连发的,射速高达1000rds/min,要求底火发火时间短(1ms以下),可靠性高,所以越来越多地用电底火代替撞击底火。

中大口径弹用底火(artillery primerfor medium and large caliber ammunition)

用于中大口径炮弹的底火。和药筒的配合几乎都是拧入式的。中大口径炮弹在膛内时间较长,发射药气体对底火的作用时间也相应增大,所以一般都有锥体起单向阀门的作用,螺纹连接处也涂有密封剂。

按用途不同分类

迫击炮用底火

迫击炮用的底火与一般炮弹底火相比差别较大,这种底火位于迫击炮的基本药管内,迫击炮弹的发射装药直接装在底火的上方,基本药管位于迫击炮弹稳定装置的点火管内。发射时迫击炮弹从炮口处装填,炮弹因重力作用沿炮管滑下,一直落到炮膛底部,正好使基本药管中的底火与击针撞击,从而使底火发火,点燃基本药管内的发射药,一定的发射药气体冲破基本药管,火焰经稳定装置的点火管孔点燃迫击炮弹的附加药包,从而发射迫击炮弹。迫击炮比一般的火炮难点火))

坦克、航空炮用底火

对于坦克炮、航空炮等对击发瞬时性要求比较高的武器以及一些高射速武器,传统的机械击发底火已经较难满足瞬时击发(1ms以下)和超高射速的要求,所以会采用电底火。

技术要求

弹药射击时,底火在药筒的底部,在火炮击发机构的撞针撞击下,使底火发生火焰,引燃药筒内的发射装药,发射装药迅速燃烧,产生大量的气体,形成较高的膛压,将弹丸推送出炮膛。因此,底火需要满足下列的技术要求,才能完成药筒点火的作用。

1.应有合适的感度,保证炮弹发射点火的确实性,不允许瞎火,特别是对自动武器,底火产生了瞎火要造成自动武器连续射击卡壳的故障,贻误战机。

2.应有足够的点火能力,底火不仅是起引燃发射药的作用,而且对弹丸的弹道性影响很大,底火的点火能力主要以底火的点火压力和压力与作用时间的关系衡量。它是底火重要的性能要求。

3.有足够的机械强度,炮弹射击后,膛内的高压气体不仅作用于弹丸,将弹丸发射出去,同时也作用到药筒的底火体上,此时底火的壳体不允许产生裂纹,底部不能过分鼓起、击穿或严重漏烟等。

4.底火应有良好的密封性、耐震性,大多数底火都有浸水试验,要求产品浸水时间在24h左右,底火不得漏水将药剂受潮,底火也要保证在上膛时的安全性,结构应牢固。

影响因素

影响点火能力的因素

底火的点火能力主要取决于点发射药的成分和药量。黑火药传火较快,点火效果较好,广泛地用于底火中的点火药。有时也用高能点火药作为底火的点火药,这种药剂点火猛度较高,适用于低温、高装药密度下的点火。

影响底火感度的因素

底火感度决定于其中所用的撞击火帽的发火感度。撞击火帽和针刺火帽都属于机械发火机理,除了击针因素外,凡是影响针刺火帽感度的因素都将影响撞击底火的感度。此外影响底火感度的因素还有火台的形状和撞针的突出量和形状。火台越尖、尖端面积越小,火台材料的硬度越高,则火台与底火结合紧密,底火的感度增加。撞针突出量越大,撞击到底火后,火帽底部凹入量就大,撞击越剧烈,感度增大。当撞针直径较小时,在同样撞击的作用下,凹入的深度更大,感度就更高,撞针直径一般在4~6mm。撞击时偏心程度也影响感度的大小,一般规定同心性偏离不超过0.5mm。

底火应用实例

小口径炮弹通常指25mm、30mm、37mm三种口径的弹,在1966年前,这三种弹分别采用三种底火。“纳氏”传火管用于海25mm火炮,“底-2”底火用于37mm高射机关炮,“底-16”底火用于航30mm火炮。但是,这三种火炮的性能比较接近,初速都在 800~900m/s之间,膛压在280~305MPa之间,强装药膛压范围在310-330MPa之间,底火的感度也较相近,用2kg锤重在落高4cm时发火率为零,在10cm时即可达到100%的发火,底火的密封性和安全性要求是一致的。所以存在着统一底火的可能性。其次,“底 -2”底火和“底 -16”底火都是螺纹结构,而且零件较多,生产效率低,装配工艺复杂,严重影响弹药生产的发展,从生产上也要求改进小口径弹通用底火。因此在这三种底火的基础上研制了“底 -14”底火,并经改进成为性能更好的“底 -14甲”底火。

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