Тенденции и перспективы развития взрывательных устройств боеприпасов

Взрывное устройство (ВУ) — кибернетическое ждущее пороговое устройство. Оценивая функционирование ВУ можно выделить следующие основные его особенности:

• — однонаправленность процессов;
• — одноразовое действие;
• — малое время действия и большее время ожидания;
• — направленное преобразование видов энергии;
• — наличие программируемых устройств;
• — большое количество различных датчиков;
• — высокие требования по безопасности и безотказности.

Некоторые из них, а именно:

• — наличие в ВУ датчиков информационных сигналов;
• — наличие преобразователей энергии;
• — наличие программных устройств;

Системы, входящие в ВУ можно характеризовать следующим образом:

СС — сенсорная система — это совокупность датчиков, определяющих алгоритм функционирования ВУ. В систему входят — датчик цели, датчик окружающей среды, датчики внутреннего состояния.

ПС — процессорная система — воспринимает сигналы от СС и от различных компактных устройств — микропроцессоров и микроЭВМ и выдает сигнал на систему инициирования. Кроме того, в нее входят временные механизмы на различных принципах действия, формирующие информационные сигналы Ук в требуемые моменты времени.

СИ — система инициирования — в нее входят усилитель сигнала Ук и преобразователь его в детонационные сигналы.

СП — система предохранения — в нее входят механизмы блокировки выходного детонационного импульса (поворотные двигатели и заслонка). Она формирует в соответствии с командным информационным сигналом Ук канал связи для прохождения выходного электрического сигнала.

В сенсорных и процессорных системах происходит преобразование маломощных информационных сигналов, а в системе инициирования и в системе предохранения происходит преобразование и управление мощными энергетическими сигналами.

Если СС и ПС обеспечивают чувствительность, помехоустойчивость и мгновенность действия ВУ, то безопасность ВУ обеспечивается главным образом СП.

Несмотря на примерно одинаковую значимость всех рассматриваемых систем для надежности функционирования ВУ СС играет особую роль.

Все разработанные до настоящего времени ВУ по степени усложнения СС и ПС можно разделить на три поколения.

К первому поколению можно отнести простейшие ВУ, которые состоят из одного или двух датчиков и в которых алгоритм работы ПС жестко задавался при сборке или вводился вручную перед выстрелом. Этим ВУ свойственны следующие недостатки:

• — длительная подготовка к выстрелу;
• — отсутствие или неточность сведений о цели и требуемом действии ВУ;
• — практическое отсутствие унификации по БП.

ВУ второго поколения основаны на использовании адаптивных механизмов, которые позволили автоматически перестраивать в зависимости от информационных сигналов алгоритм работы ВУ. Эти ВУ снабжаются дополнительными датчиками, реагирующими на изменение параметров движения БП, характеристик среды и контролирующими состояние боевой цепи.

В частности, ВУ с адаптивными механизмами позволяют решать такие задачи, как автоматическое обеспечение дистанции дальнего взведения при изменении климатических условий, автоматический выбор режима работы по пробиваемой (разрыв с замедлением) и непробиваемой (мгновенный разрыв) преградам, изменение чувствительности датчика цели (ДЦ) по траектории. Типичный пример подобного механизма — авторегулируемого замедлителя — ВУ ДБТ, ДБР-2.

Дальнейшее усложнение задач, выполняемых БП, вызывает необходимость разработки ВУ, которые могли бы непрерывно анализировать внешнюю обстановку, состояние своей структуры, автоматически принимать решение о своих дальнейших действиях и формировать управление для оптимального выполнения задач. Такие ВУ можно отнести к ВУ третьего поколения, их можно назвать ВУ с искусственным интеллектом.

При создании новых видов техники наблюдается постоянное опережение требований технического задания (ТЗ) по механическим, температурным и электромагнитным воздействиям на ВУ по сравнению с возможностью их удовлетворения существующими радиоэлектронными элементами и приборами. Это особенно относится к датчикам цели (ДЦ) сенсорных систем.

Наилучшим выходом из этого является функциональная интеграция, выполнение в одном кристалле чувствительного элемента (ЧЭ) и преобразователя сигнала датчика.

Подобная разработка ДЦ, также, как и других интегрированных информационных датчиков привела к созданию нового научно-технического направления — созданию микроэлектронных датчиков-сенсоров. Это направление получило название сенсо-электроники. Название обусловлено, с одной стороны, тем обстоятельством, что микроэлектронные датчики по надежности, габаритам, массе, потреблению энергии значительно приблизились к чувствительным нервным клеткам — сенсорам человеческого организма. С другой стороны, возможность установить на объект большое количество микроэлектронных датчиков делает их совокупность подобию нервной системе человека.

Применительно к ДЦ основными тенденциями развития являются следующие:

• — увеличение количества информации, поступающей от датчиков, за счет различных физических полей среды (магнитной, электрической, акустической и др.), а также более полным использованием характеристик поля (полярность, градиент);
• — интеллектуализация датчиков, осуществление первичной обработки информации уже в самом датчике;
• — более широкое использование в СС ВУ датчиков выяснения состояния боеприпасов (БП), таких как датчик температуры и давления в канале двигателя и на поверхности объекта, уровней ускорений и напряжение бортового источника питания (ИП);
• — микроминиатюризация датчиков до уровня объема 0,1 — 0,2 см^-3;
• — уменьшение электропитания до 1 — 5 мА;
• — использование новых классов связи СС с ПС таких как оптоэлектронных, электромагнитных и др.;
• — поиск и использование новых физических эффектов и новых принципов построения датчиков.

В иностранной литературе приведены взрыватели, основанные на новых принципах построения структурных схем:

• — США XM588 для артиллерийских о/ф БП;
• — ФРГ AEG для кумулятивных БП;
• — Швеция FTO-574 для 105, 155 мм АБ.

Основными путями развития преобразователя электрического импульса в детонационный являются миниатюризация, увеличение чувствительности и мощности преобразователя, повышение его безопасности. Увеличение чувствительности электровоспламенителя (ЭВ) или электродетонатора (ЭД) идет как по пути увеличения чувствительности самого инициирующего элемента, например, путем замены проволочного мостика накаливания на микропленочный, так и путем введения усилителей входного электрического импульса.

Увеличение безопасности ЭВ и ЭД осуществляется разработкой элементов с высоким порогом срабатывания. Например, электронная система инициирования имеет энергию срабатывания 2 мДж, что на порядок превышает энергию срабатывания штатного ЭВ.

Развитие систем электронного инициирования происходит по пути традиционного развития полупроводниковых усилителей электрических сигналов — использование мощных транзисторных ключей, микросхем с пороговыми устройствами и др.

В течение длительного времени разрабатывается устройство инициирования взрывчатого вещества (ВВ) на нетрадиционных принципах действия, таких как лазерное инициирование, пучком быстрых частиц (протонов, нейтронов), электромагнитной пушкой и т. д. Разработка идет, с одной стороны, по созданию мощных малогабаритных импульсных генераторов тока, обеспечивающих прямую накачку энергии в лазерное устройство, а с другой стороны, по преобразованию напряжения существующих источников тока в требуемый электрический импульс на задействование лазерного инициатора.

Появление электронных систем инициирования с высоким порогом срабатывания открывает пути для обеспечения предохранения электронной схемы прохождения сигнала на инициирование. В этом случае функция системы предохранения будет переложена на ПС.

Таким образом, новые принципы инициирования — лазером, пучком нейтронов — позволяет создать и принципиально новые системы предохранения, основанные на отклонении или блокировке луча или пучка. В этом случае СИ совместно с СП приобретают исключительно малые габариты (например, в форме карандаша) и не будет иметь в своем составе ни первичного, ни вторичного ВВ.