0 引　言

某型采用改性双基推进剂的燃气发生器（即固体发动机）主要功能是为导弹发射提供满足发射内弹道指标要求的燃气动力。由于导弹武器系统总体高性能发展需求，燃气发生器装药量更多，全寿命周期内运输交付、洞库贮存、码头吊装、航行体贮航等任务剖面内的安全性更为重要，尤其航行体水下航行期间遭到舱室内火灾、水下爆炸攻击等意外工况下，若发动机装药被意外引燃或爆炸，会造成航行体和导弹损坏、人员伤亡及重大经济损失，因此固体发动机安全性越来越受到重视，型号研制中相关安全性要求也更加明确和细化。在满足导弹武器系统总体提出的战技指标要求前提下，同时保证自身具有高的安全性，为此必须开展相关固体发动机低易损特性研究工作。

目前美国形成了军标MIL-STD-2105D《非核弹药危险性评估试验》，北约成立了弹药安全性信息分析中心，形成了标准STANG4439，对所有服役的弹药进行易损性评估和测试。相比之下，中国在弹药低易损特性方面的研究进展较为缓慢，主要针对固体推进剂的基础安全性开展了相关仿真及试验研究工作。李军^[1]、宋学宇^[2]等开展了低易损固体发动机技术发展、评估与展望等研究；王鸿丽等^[3]开展了某型固体火箭发动机烤燃数值仿真研究，通过仿真计算确定了发动机烤燃安全性中的薄弱环节；徐松林等^[4]开展了某型高能固体发动机的热安全性仿真研究，计算了固体发动机在不同烤燃工况下的温度情况和爆炸延迟期；李军强等^[5]开展了固体推进剂装药枪击试验数值模拟与试验研究；魏祥庚^[6]进行了丁羟推进剂和推进剂模拟发动机的枪击试验，表明钢制壳体发动机易损性较差；李瑞锋等^[7]进行了某固体火箭发动机快速烤燃、慢速烤燃、子弹撞击等3项低易损特性试验研究；李广武等^[8]对机械撞击载荷下的固体发动机安全性研究及相关试验进行了汇总分析；张超等^[9]进行了小尺寸固体推进剂射流撞击试验，研究了不同撞击方向和长径比情况下的试验结果；方学谦等^[10]进行了小尺寸固体推进剂7项易损性试验，建立了试验方法和评估准则。

综合以上研究，由于受到试验方法、评判标准以及试验成本等制约，目前国内发动机易损性研究多以仿真、小尺寸推进剂单项或部分试验为主，对于全尺寸发动机全寿命周期各任务剖面内低易损试验研究不系统，对于交付部队的装备实战安全性指导意义不够。

本文基于交付后在规定条件下经历不同贮存时间的多批发动机，开展了某型基于改性双基推进剂的燃气发生器（即固体发动机）运输撞车、吊装跌落、快速烤燃、子弹撞击、冲击等寿命周期内不同任务剖面内低易损安全性系统试验，并参照国外不敏感弹药评价标准对试验结果进行了判定，获取了固体发动机的易损性结论，可为该类相近固体发动机易损性安全性设计和使用提供重要参考。

1 发动机低易损性评估判定方法

航天科技四院四十二所、西安近代化学研究所等是国内最早开始固体发动机和固体推进剂低易损性试验方法和评价技术研究的单位，进行了固体发动机和固体推进剂低易损性试验方法和评价技术研究，先后建立了固体推进剂低易损性试验方法和评价程序相关行业标准。但由于我国固体发动机低易损性研究起步较晚，国内尚未形成系统、规范的低易损性试验方法和评价程序。

综合美国、北约、法国相关标准，规定弹药在经历各项易损性试验考核项目及通过标准如表1所示。

根据表1要求，并结合该型燃气发生器全寿命周期内各使用剖面，开展运输撞车、吊装跌落、快速烤燃、子弹撞击、冲击等不同工况下低易损安全性试验研究。

2 固体发动机低易损性试验 2.1 试验发动机概况

被试发动机为某系列型号燃气发生器的典型代表，采用多根改性双基药柱自由对称装填于金属壳体内，发动机整体外形尺寸约 $ \psi $ 600 mm×1 500 mm，外形结构如图1所示。其中发动机所用点火药盒、药柱单独包装交付，总装到发动机内后使用。由于发动机内装药量大、能量高，试验时考虑安全性，金属壳体内部仅装1根真药柱，其余采用假药柱；点火药盒内含黑火药，内置于发动机头部；试验时药柱和点火药盒分开进展。

其中参试的点火药盒、药柱根据贮存时间不同，又分为以下几种：

A类点火药盒、药柱：为研制期间产品，贮存时间约2年；

B类点火药盒、药柱：为交付后洞库自然贮存产品，贮存时间分别近15年和17年。

2.2 运输撞车试验

针对发动机药柱、点火药盒交付运输过程中可能遇到的意外撞车工况，采用等效模拟撞击瞬间速度的方法，按照药柱、点火药盒分别开展了17 m高度（等效模拟65 km/h速度意外运输撞车）垂直跌落试验，其中药柱、点火药盒均为单独包装箱状态，试验状态及结果如图2和表2所示。

为了进一步研究该类火工品的运输撞车安全性，建立了跌落工况仿真模型，跌落仿真结果与1∶1试验对比验模后，开展了80 km/h和120 km/h速度下运输撞车仿真计算（见图3），计算结果表明：发动机装药未燃烧、未爆炸，结构受力仍在许可范围内。

2.3 吊装跌落试验

针对发动机装配后实际使用过程中码头吊装工况，模拟产品吊装状态，开展了10 m高度下垂直跌落试验，试验结果如表3所示。

2.4 快速烤燃试验

针对发动机装载于航行体后水下航行期间，舱内意外失火后发动机可能遇到的火烧工况，模拟舱内失火的典型单侧火烧场景，按照药柱、点火药盒分别开展了烤燃安全性试验。其中发动机头部向上垂直放置在烤燃工装上，侧面放置燃料池（三方向放置挡风板），燃料为航空煤油，半周火焰，发动机壳体中部外壁迎火面火焰温度为600℃±100℃，试验状态及结果如表4所示。

2.5 子弹撞击（枪击）试验

针对装药、点火药盒包装箱运输状态以及总装后发动机状态，参照GJB770B-2005中枪支类型、子弹类型和射击距离，采用7.62口径普通钢芯弹（射击距离25 m）按照包装箱、发动机2种状态分别进行了枪击试验。试验状态及结果如图4、图5和表5所示。

2.6 冲击试验

针对发动机装载于航行体后水下航行期间可能遭受的深水炸弹冲击，参照相关舰艇标准分别按照1.5 m/s，35g/45 ms为输入激励开展了冲击试验。试验及结果表6所示。

3 结　语

本文结合某型采用改性双基推进剂的燃气发生器实际使用过程中相关任务剖面，基于交装后在规定条件下经历不同贮存时间的多批发动机，开展了火工品独立包装运输状态、总装后发动机状态的多项安全性试验研究，获取了发动机低易损特性，相关结论如下：

1）包装箱状态下装药跌落试验（模拟运输撞车）、子弹撞击试验的反应类型均为未燃烧；点火药盒跌落试验（模拟运输撞车）反应类型为未燃烧，子弹撞击试验的反应类型为瞬间燃烧；

2）发动机状态下吊装跌落、子弹撞击、冲击等试验工况下反应类型均为未燃烧，冲击试验后发动机内弹道性能仍能满足要求；发动机中段外壁受到单侧600℃左右火源时药柱8 min左右燃烧，处于发动机上部的点火药盒则持续35 min后仍未燃烧、未爆炸；

3）试验发动机为采用改性双基推进剂燃气发生器的典型代表，上述试验表明，该型发动机在交付自然贮存较长时间后仍具有较高的安全性，其低易损性试验结论可为相近燃气发生器（或固体发动机）低易损性安全性设计和使用提供重要参考，后续建议在试验场地安全性允许条件下进一步开展全套装药低易损特性相关试验研究。