作功类火工品

制作:中国科普

作者:赵红·悉尼

规划:吴月彤

监督人:光明网络科普部

弹药起爆装置专用手稿系列(4)——巧用强力不韧:工作型起爆装置

我们知道做功是指能量以一种形式转化为另一种形式的过程。对于火工品来说，做功是指高能物质的化学能被激发并以某种方式转化为机械能或热能的过程。广义地说，大多数高能材料的最终用途是机械功。例如，穿甲弹将化学能转化为喷射动能，以完成装甲钢的穿透，火箭发动机将推进剂的化学能转化为火箭高速飞行的动能。

火工品广泛应用于武器、航空、航天等领域。单从部件分类来看，经过多年的发展，已经形成了功能齐全、效果各异的工作型火工品的特殊分类。在这篇文章中，我们将简要介绍几个典型的工作，引发爆炸装置，引导读者看到这个小但精确的创造的秘密。

1台气体发生器

对于非专业领域的读者来说，日常生活中接触最多的火工品是气体发生器。气体发生器是安全气囊的核心执行器。汽车碰撞后几毫秒(1s是1000毫秒)内安全气囊能形成巨大保护空间的原因就在于此。典型的气体发生器如图1所示。

图1气囊气体发生器示意图

气体发生器的原理和结构相对简单，主要由点火头、气体发生组合物(叠氮化钠)和外壳组成。点火头直接连接到车辆的*控制系统。当车辆发生碰撞时，车外的传感器将碰撞电信号传送给*控制计算机。*控制计算机分析信号特征。如果信号特征超过安全极限，*控制计算机向点火头发射点火能量。点火头被点燃后，它进一步点燃气体发生组合物，并迅速产生大量气体，如氮气。气体突破壳膜，迅速充满气囊袋，使气囊膨胀，推开方向盘、车门等部件的限位板，最终形成较大的保护气垫，确保乘客的安全。

与高压气瓶和普通气体发生剂相比，气体发生器具有体积小、重量轻、反应快、价格低等特点，特别是在毫米级应用环境中。到目前为止，气体发生器仍然是最好的选择。

2.消防员的拉销工和销售员

在机械工程的许多场合，销连接是常用的。在某些零件或它们的运动路径中，锁定销可以被移动以实现强制位移、紧固、限制和定位的目的。一般来说，这些效果可以通过使用电磁体来实现，但是电磁体具有较高的功率和成本，并且在复杂的电磁环境和过载环境中表现不佳。消防人员的拔针器和推针器的出现为上述环境提供了一个替代的想法。

拔销器的外形如图2所示。拔销器由密封外壳、烟火、销、密封环、引线等组成。药物被脚线激发后，产生的气体充满壳体，沿着壳体内的导向件移动到销的端面，最后将销推到壳体内。从外部看，销缩回，解除了对相关机构的限制。

图2典型烟火拔销器的外形图

推动器和拉具的组成相似，但它们的功能不同。推杆的作用是将销快速推出，达到限位的目的。在一些机构中，销被推出时的动能也可用于完成局部切割。

拔销机和推销机在体积、重量、环境适应性、成本等方面都有很大的优势。它们广泛应用于卫星和火箭等特殊场合，如舱门切割、锁定和释放机构等。他们以其小的体型为航天工业做出了巨大的贡献。

3特殊工作火工品

在20世纪70年代和80年代，日本研究人员“大开眼界”，发明了一种基于火功机理的体外肾结石冲击粉碎装置，并成功应用于临床。该装置长约240毫米，放置在受影响部位附近。人体内的结石可被装置中含有的几微克炸药爆炸产生的瞬时冲击波击碎，从而使患者能够排出结石。这种产品的外观可以说是“思维清晰，角度锐利”，但在当时的条件下，它确实达到了一定的治疗效果。随着科学技术的进步，超声体外碎石技术已经逐渐成熟，这种“爆炸贴”已经逐渐退出历史舞台。

图3碎石器示意图

焦点

工作起爆装置可以将含能材料的化学能转化为装置的机械能，广泛应用于军事、民用、航空航天等领域。例如，气囊的气体发生器可以在几毫秒内形成一定规模的气体缓冲空间；拔销器和推杆可以缩回或弹出销，以达到锁定释放机构或小切割的目的。做功型火工品具有体积小、重量轻、成本低、反应快等一般特点。