闪光干扰弹干扰载荷的试验研究

张 弦，张 朴

(中国船舶重工集团公司第七一○研究所，湖北 宜昌 443000)

0 引 言

精确制导反舰导弹作为攻击各类舰船的主要武器，技术发展突飞猛进，近半世纪以来出现了可由各种作战平台发射、多种体制制导的近300种反舰导弹。由于其作战效费比高和精确打击能力强，反舰导弹一直是各类舰船的主要威胁。反舰导弹常用的制导方式有雷达制导、光电制导和雷达/光电复合制导，在光电制导武器中，电视制导和红外成像制导是较为常见的。

随着光电技术的迅速发展，光电制导反舰导弹大量装备各国部队，我国海军编队正在逐步成长壮大并开始走向深海，如何有效对抗光电制导反舰导弹的攻击，对提高我军舰船编队的生存能力关系重大。

针对红外成像导引头和电视导引头元器件的工作特性和制导跟踪原理，闪光干扰弹能够主动精确逼近导弹视场，利用火工元件快速定向产生闪光。闪光干扰弹干扰载荷释放的闪光可使反舰导弹导引头(红外成像导引头和电视导引头)的光学元器件失效并且不能正常工作[1-2]，可以形成多层次干扰体系，以较高效费比实现光电对抗，为舰船预留足够的规避时间及空间。

本文对闪光干扰弹干扰载荷进行了研究，制备了干扰载荷材料，并进行了点火性能、安全性能和辐射强度测试。

1 闪光干扰弹干扰载荷的配方研究

闪光干扰弹干扰载荷的配方设计有2个基本要求：一是要有足够的光辐射能力;二是要有合适的感度，保证运输、使用和勤务管理等过程中的安全[3]。干扰载荷材料主要由氧化剂、可燃剂、粘结剂和添加剂组成。合理地选择氧化剂、可燃剂和粘结剂，并确定最佳比例，将决定着闪光干扰弹的特种效应。

氧化剂的选择原则：①含氧丰富且容易释放；②具有较小的生成热；③是可见光或红外区域原子或分子选择性辐射的载体；④机械感度低。干扰载荷材料中含氧氧化剂很多，有氯酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、聚四氟乙烯等。其中，敏感度最高的是氯酸盐，一般不宜采用。KClO4、Ba(NO3)2和KNO3等均可考虑。

可燃剂的选择原则：①可燃物的氧化生成物热值要高；②具有耗氧量小易被氧化的特点；③燃烧温度要高。表1列出了一些单质可燃剂的氧化物生成热。Be热值虽大但价格较贵且有毒;B燃烧性好，但耗氧大且产物软化点过低;Ti价格昂贵，且细粉对静电比较敏感。这些物质较少使用，因此优先考虑的是Al、Mg及其合金。部分高能可燃剂的燃烧热如表1所示。

表1 部分高能可燃剂的燃烧热

Mg的密度较低，且燃烧热低于Al。Al活性较强、能量密度较高而耗氧量较低，它既有较高的燃烧热、价格低、来源广泛等优点，又具有较强的后燃效应，可以大幅度提高干扰载荷材料的燃烧温度和持续时间，所以可优先选择铝粉作为可燃剂。

铝粉的反应速率与铝粉的粒径大小有关，铝粉的粒径越大，反应时间越长。如果铝粉的反应时间过长，会降低火球的温度和体积。铝粉粒径过小，活性铝的含量越低，对于粒度小于1 μm的铝粉，团聚情况比较严重，混合时很难使铝粉完全分散开。5 μm铝粉活性铝含量大于99%，24 μm铝粉活性铝含量大于99.5%，活性铝含量比较高，且铝粉粒径越小，反应越容易发生。

粘合剂的选择原则：工艺简单，机械感度小，生产安全，能获得较好的闪光效果。粘合剂的加入常降低干扰载荷材料的辐射强度，实际使用时一般不超过10%。常用粘合剂有清油、酚醛树脂、环氧树脂、虫胶和氟橡胶等。

最终选择的闪光干扰弹干扰载荷的配方如表2所示。

表2 闪光干扰弹干扰载荷的配方

2 安全性设计

KClO4为敏感组分，干扰载荷材料中加入KClO4可明显提高机械感度，为提高闪光干扰弹干扰载荷材料的安全性，采用80#微晶蜡对KClO4进行包覆。由于KClO4溶于水，不能采用水悬浮包覆，因此KClO4采用机械混合-蒸发溶剂法包覆。

将微晶蜡在石油醚中加热溶解，配制好粘结剂溶液。将KClO4倒入粘结剂溶液形成浆料，继续搅拌混合均匀；加热的同时减压蒸馏，调节真空度、搅拌速度，将石油醚不断蒸发，微晶蜡均匀地包覆在KClO4表面。

包覆后的KClO4在电子显微镜下如图1所示，其摩擦感度如表3所示。

图1 电子显微镜下包覆后的KClO4

由图1可以看出，KClO4表面被一层微晶蜡均匀覆盖，表明包覆效果良好。微晶蜡具有高效的钝感作用，其粘结力强，质地较软，熔点也低，当氧化剂晶体颗粒受到冲击时，包覆层吸收缓冲冲击能量，不易产生热点，可显著降低闪光干扰弹干扰载荷材料的机械感度，增大其使用安全性。

由表3可以看出，微晶蜡包覆KClO4后可明显降低KClO4的摩擦感度，而且包覆比例越高，摩擦感度降低得越明显。

表3 机械感度

可燃剂采用的超细球形雾化Al粉，球形Al粉表面圆滑，无尖锐棱角，流散性好，不易形成热点；且超细Al粉表面积大、活性高，反应速率快，可明显提高闪光干扰弹干扰载荷材料的辐射强度。

3 闪光干扰弹干扰载荷的基本性能测试

3.1 点火性能

为了研究闪光干扰弹干扰载荷的点火性能，试验称取50 g进行试验。试验结果如图2所示，可轻松引燃。

图2 点火性能试验

3.2 安全性能

撞击感度测试采用WL-1型撞击感度仪，落锤质量2 kg，落高25 cm，药量30 mg。摩擦感度测试采用WM-1型摩擦感度仪，摆角66°，表压2.45 MPa，药量20 mg。

最终测试结果：撞击感度为24%，摩擦感度为32%。

3.3 辐射强度性能测试

将压制好的闪光干扰弹干扰载荷材料装入实验弹中。压药后的实验弹如图3所示。

图3 压药后的实验弹

按表2中材料配方混制样品，每个配方装配2发实验弹。测试时设备距离实验弹中心水平距离50 m，实验弹中心距离地面1.5 m，将实验弹固定在燃烧支架上。测试时，人员撤离至防护掩体内，按流程开展辐射性能测试。

按流程开展不同闪光干扰弹干扰载荷材料配方的静态辐射性能测试试验，分别测试并记录了不同配方的3～5 μm红外波段的辐射强度。

辐射强度性能测试结果表明，在所有配方中，以铝粉为可燃物、高氯酸钾为氧化剂、氟橡胶为粘合剂的三元配方辐射能力最强。而在所有VITON/Al/KClO4的三元配方中，KClO4和Al的质量比越接近50∶50，则配方的光辐射能力越强。

图4给出了闪光干扰弹干扰载荷材料在不同时刻的燃烧效果图。

图4 闪光干扰弹干扰载荷材料不同时刻燃烧效果图

闪光干扰弹干扰载荷材料瞬间释放的强闪光可对光学器件产生损坏，光学材料表面受强闪光照射时也存在损伤阈值问题。

最终测得闪光干扰弹干扰载荷材料的中红外(3～5 μm)峰值辐射强度为1.33×105W/Sr。当闪光干扰弹逼近导引头且在其视场内布放时，高能量强闪光可直接损伤光学系统和红外探测器，可破坏红外成像系统，使导引头失效甚至被破坏。闪光干

扰弹干扰载荷材料瞬间燃烧时，整个导引头处于光照饱和状态，导引头的灵敏度也急剧下降。

4 结束语

本文对闪光干扰弹干扰载荷进行了研究，制备了干扰载荷材料，并进行点火性能、安全性能和辐射强度测试。闪光干扰弹干扰载荷材料瞬间燃烧时，强闪光可直接损伤光学系统和红外探测器，破坏红外成像系统，使导引头失效甚至被破坏。

辐射强度性能测试结果表明，在所有配方中，以铝粉为可燃物、高氯酸钾为氧化剂、氟橡胶为粘合剂的三元配方辐射能力最强。而在所有VITON/Al/KClO4的三元配方中，KClO4和Al的质量比越接近50∶50，则配方的光辐射能力越强。

采用微晶蜡包覆KClO4后可明显降低KClO4的摩擦感度，而且包覆比例越高，摩擦感度降低得越明显，可提高闪光干扰弹干扰载荷材料的安全性。可燃剂采用超细球形雾化铝粉，可明显提高闪光干扰弹干扰载荷材料的辐射强度和安全性。