内置MEMS安保机构的微型聚能毁伤弹药

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作者 胡腾江 赵玉龙 +3 位作者 张国栋 刘运斌 何亚新 谭明 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1-9,共9页

针对微型弹药领域的技术亟需,提出一种内置MEMS安保机构的微型聚能毁伤弹药,开展了微型聚能毁伤弹药总体结构设计、MEMS起爆器设计、MEMS安保机构设计、微型聚能战斗部设计和微型聚能毁伤弹药性能测试。研究结果表明:当弹药处于安全状态... 针对微型弹药领域的技术亟需,提出一种内置MEMS安保机构的微型聚能毁伤弹药,开展了微型聚能毁伤弹药总体结构设计、MEMS起爆器设计、MEMS安保机构设计、微型聚能战斗部设计和微型聚能毁伤弹药性能测试。研究结果表明:当弹药处于安全状态时,MEMS隔断机构中的双层隔板会将传爆通道阻挡,即使在误触发的条件下,传爆序列的爆轰能量也不能顺利的传递,保证了微型弹药系统的安全。当弹药处于解保状态时,MEMS隔断机构中的双层隔板会在电信号的驱动下移动,并将传爆通道开启。此时,当弹药收到起爆指令时,MEMS起爆器所产生的爆轰能量将顺利作用在传爆药上,进而完成弹药起爆。该微型聚能毁伤弹药整体尺寸为Φ22 mm×40 mm,装药量为1.4 g,毁伤能力可以穿透20 mm装甲钢。可应用于微型无人机、小口径弹药、无(低)后坐力弹药等领域。 展开更多

关键词 微型弹药 MEMS安保与起爆机构 MEMS起爆器 MEMS隔断机构 聚能毁伤

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微起爆序列用硅基作动机构隔断特性研究

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作者 胡腾江 赵玉龙 +3 位作者 谭明 何亚新 刘运斌 屈萍 《火工品》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-6,共6页

针对MEMS火工品的内置安全控制设计需求,在硅基MEMS作动机构的基础上,重点开展了硅基作动机构与微起爆传爆序列的集成化设计与能量匹配研究。该序列主要由微起爆器、微作动机构及传爆药组成。其中微起爆器的叠氮化铜装药尺寸为Ф0.8mm&#... 针对MEMS火工品的内置安全控制设计需求,在硅基MEMS作动机构的基础上,重点开展了硅基作动机构与微起爆传爆序列的集成化设计与能量匹配研究。该序列主要由微起爆器、微作动机构及传爆药组成。其中微起爆器的叠氮化铜装药尺寸为Ф0.8mm×0.8mm,装药量为1.5mg;微作动机构在11V直流电压驱动下,可以实现传爆通道的开启与闭合,隔断位移为743.06µm;传爆药为油墨直写方式制备的CL-20传爆药,装药尺寸为Ф3mm×3mm,装药密度为1.66g/cm^(3),装药量约为35mg。研究表明该序列具备可靠起爆、传爆以及隔爆功能。 展开更多

关键词 微起爆传爆序列 微起爆器 微作动机构 传爆药

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低g值惯性延时电热MEMS安全与解除保险装置 被引量：2

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作者 胡腾江 任炜 赵玉龙 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期21-26,共6页

针对MEMS安全与解除保险装置解除保险方式单一且不易感知低过载环境力的技术难点,将微尺度下电热力与惯性力结合,提出了低g值惯性延时电热MEMS安全与解除保险装置。该装置主要由硅隔断、齿轮组、平面扭簧以及电热锁销机构组成。分别建... 针对MEMS安全与解除保险装置解除保险方式单一且不易感知低过载环境力的技术难点,将微尺度下电热力与惯性力结合,提出了低g值惯性延时电热MEMS安全与解除保险装置。该装置主要由硅隔断、齿轮组、平面扭簧以及电热锁销机构组成。分别建立了电热锁销机构以及延时机构的动力学模型,并通过ADAMS软件与ANSYS软件对相应模型进行了仿真验证。结果表明,所设计的锁销机构可以在10 V直流电压的控制下输出57.2μm的位移,满足相应的解锁要求;延时机构可以在10 g环境力(持续时间约700 ms)的作用下,实现560 ms的延时输出。 展开更多

关键词 MEMS 安全与解除保险装置 低g值惯性延时机构 电热锁销机构 延时机构运动分析

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低G值惯性延时MEMS火工品一体化设计 被引量：2

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作者 胡腾江 任炜 赵玉龙 《火工品》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-4,I0001,共5页

开展了具备低G值惯性延时解保功能的MEMS火工品的研究工作,提出了MEMS火工品一体化设计的技术方案,通过ADAMS软件与ANSYS软件分析了MEMS火工品中电热锁销机构以及延时机构的动力学模型。结果表明:所设计的锁销机构可以在10V直流电压的... 开展了具备低G值惯性延时解保功能的MEMS火工品的研究工作,提出了MEMS火工品一体化设计的技术方案,通过ADAMS软件与ANSYS软件分析了MEMS火工品中电热锁销机构以及延时机构的动力学模型。结果表明:所设计的锁销机构可以在10V直流电压的控制下输出57.2μm的位移,满足相应的解锁要求;所设计的延时机构可以在10g环境力的作用下,实现560ms的延时输出,输出位移为1.5mm;MEMS火工品的整体尺寸为10mm×10mm×0.28mm。 展开更多

关键词 MEMS火工品 一体化设计 低G值惯性延时机构 动力学分析

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MEMS火工品用状态反馈硅基安保装置的集成化设计

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作者 胡腾江 赵玉龙 王柯心 《火工品》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期8-13,共6页

为了反映微安保装置集成在MEMS火工品时的工作状态,提出了一种具备状态反馈功能的硅基安保装置。该安保装置以电热驱动为基本原理,通过电热执行器与平面棘爪机构的组合,实现了对硅隔板运动状态的主动控制。在硅隔板上设计了通光孔,在隔... 为了反映微安保装置集成在MEMS火工品时的工作状态,提出了一种具备状态反馈功能的硅基安保装置。该安保装置以电热驱动为基本原理,通过电热执行器与平面棘爪机构的组合,实现了对硅隔板运动状态的主动控制。在硅隔板上设计了通光孔,在隔板运动时,通过检测后端光敏电阻阻值的变化,实现了机构运动状态的实时反馈。微安保装置芯片尺寸为8.5mm×8.5mm×0.75mm,内部集成有0.3mg叠氮化铜,隔断位移达500µm,具备相应的起爆隔爆功能。 展开更多

关键词 MEMS火工品 硅基安保装置 状态反馈

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内置MEMS隔断机构的微起爆装置 被引量：3

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作者 王柯心 胡腾江 +2 位作者 褚恩义 赵玉龙 薛艳 《火工品》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期5-9,共5页

针对现代武器弹药中火工品微型化的问题,提出了一种内置MEMS隔断机构的微起爆装置,采用MEMS工艺进行制备,其中隔断机构为电热执行器驱动,起爆器为Al/CuO含能复合薄膜的镍铬合金起爆桥。经测试隔断机构在11V电压驱动下能够较好地实现双... 针对现代武器弹药中火工品微型化的问题,提出了一种内置MEMS隔断机构的微起爆装置,采用MEMS工艺进行制备,其中隔断机构为电热执行器驱动,起爆器为Al/CuO含能复合薄膜的镍铬合金起爆桥。经测试隔断机构在11V电压驱动下能够较好地实现双向位移,位移距离为1mm,起爆器在64V恒压激励下可产生高度约为9mm的火焰。联合测试结果表明,在安全状态下隔断机构能够较好地隔绝火焰的传递;在解保状态下起爆器产生的火焰可以顺利地通过隔断机构。该微起爆装置拥有较高集成化程度的起爆序列,能够实现大批量生产,对我国火工品研究具有一定的探索性意义。 展开更多

关键词 微起爆装置 隔断机构 起爆器 微机电系统

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一种内置双层电热MEMS安保机构的微点火序列 被引量：1

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作者 王柯心 胡腾江 +1 位作者 赵玉龙 任炜 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期229-234,共6页

为实现点火序列的高安全性及微封装体积,研究设计并制作了一种内置双层电热MEMS安保机构的微点火序列,该序列包含了点火器、安保机构及点火药等核心部件,整体封装尺寸为Φ10 mm×3.3 mm。其中安保机构为具有双稳态功能的双层结构,... 为实现点火序列的高安全性及微封装体积,研究设计并制作了一种内置双层电热MEMS安保机构的微点火序列,该序列包含了点火器、安保机构及点火药等核心部件,整体封装尺寸为Φ10 mm×3.3 mm。其中安保机构为具有双稳态功能的双层结构,前端的点火器为覆盖有Al/CuO微装药的NiCr桥箔,桥箔电极采用背部无引线封装的方法来降低序列封装体积,后端的点火药采用硼/硝酸钾(Boron/potassium nitrate)点火药。采用控制Al/CuO装药量的方法对其安保性能进行测试,结果表明该序列在Al/CuO装药尺寸为Φ800μm×30μm时安保机构在安全状态下能够阻隔前端点火器火焰能量的传递并保持结构功能完整,在解保状态下能够使后端的点火药被点火器点燃,具备点火隔火能力。 展开更多

关键词 点火序列 安保机构 电热执行器 MEMS BPN

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引信惯性延期MEMS擒纵机构 被引量：2

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作者 王柯心 胡腾江 赵玉龙 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期13-20,共8页

针对传统自推式弹药引信惯性延期安全与解除保险机构尺寸大、集成化程度低的问题,提出了引信擒纵机构惯性延期MEMS安全与解除保险机构。该机构基于微机电系统技术,利用擒纵机构实现惯性延期解除保险动作,采用一组弹簧质量系统实现加速... 针对传统自推式弹药引信惯性延期安全与解除保险机构尺寸大、集成化程度低的问题,提出了引信擒纵机构惯性延期MEMS安全与解除保险机构。该机构基于微机电系统技术,利用擒纵机构实现惯性延期解除保险动作,采用一组弹簧质量系统实现加速度的识别,满足自持复位、抗干扰、范围解除保险及抗过载等基本功能要求。仿真验证结果表明,在10 g加速度下该机构的理论延期时长为122.8 ms,仿真延期时长为169.6 ms,延期解除保险范围为7.7~13.9 g。验证了卡摆转动惯量及驱动力与擒纵机构延期时长的关系与理论相符,摩擦力及轴间隙的影响均可导致擒纵机构失效,对加速度识别功能的四个运动阶段的加速度作用范围均具有较好的分辨率。该机构能够切实解决自推式弹药引信用火工品在微型化过程中遇到的问题。 展开更多

关键词 引信 安全与解除保险机构 微机电系统 擒纵机构

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适用于极端环境的MEMS传感器研究进展 被引量：4

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作者 张亮亮 胡腾江 +1 位作者 李村 赵玉龙 《无人系统技术》 2021年第5期15-22,共8页

MEMS传感器的优势使其能够在高温、高压、高过载、高旋转、油气、腐蚀等极端环境中使用。分别介绍了适用于油气田深井环境监测的大量程MEMS高温高压传感器、适用于侵彻武器超高加速度测量的MEMS高g值加速度传感器和适用于微型惯性导航... MEMS传感器的优势使其能够在高温、高压、高过载、高旋转、油气、腐蚀等极端环境中使用。分别介绍了适用于油气田深井环境监测的大量程MEMS高温高压传感器、适用于侵彻武器超高加速度测量的MEMS高g值加速度传感器和适用于微型惯性导航集成系统加速度测量的高精度石英谐振加速度传感器。详细论述了3种传感器的应用背景、设计思路和方案、结构优化设计、芯片加工与测试分析。最后对下一步的研究方向进行了展望,可以从芯片结构设计、加工工艺、温度补偿技术和传感器封装工艺等方面进一步提高传感器的性能参数和适用范围,为适用于极端环境的MEMS传感器的研究提供了参考。 展开更多

关键词 MEMS传感器 极端环境 大量程高温高压传感器 高g值加速度传感器 高精度石英谐振加速度传感器

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微起爆系统关键技术研究现状与发展建议

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作者 张国栋 赵玉龙 胡腾江 《前瞻科技》 2024年第3期75-86,共12页

微小型无人平台等新一代武器装备的发展对弹药系统提出了微型化、智能化、集成化等要求,因此,微起爆系统应运而生。文章分析了微起爆系统的组成及特点,并结合应用环境要求,从微结构换能元、微纳结构药剂、微安保装置、炸药驱动飞片4个... 微小型无人平台等新一代武器装备的发展对弹药系统提出了微型化、智能化、集成化等要求,因此,微起爆系统应运而生。文章分析了微起爆系统的组成及特点,并结合应用环境要求,从微结构换能元、微纳结构药剂、微安保装置、炸药驱动飞片4个关键技术以及微起爆系统应用的角度,对国内外相关研究现状进行总结和研判,针对中国微起爆系统面临的挑战,提出了未来微起爆系统的发展思路和建议。 展开更多

关键词 微起爆系统 微结构换能元 微纳结构药剂 微安全与解除保险装置 炸药驱动飞片

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MEMS起爆器研究现状与发展趋势 被引量：1

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作者 胡腾江 任炜 赵玉龙 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第22期359-368,共10页

随着微纳技术的广泛应用,以MEMS技术为支撑的新一代起爆器成为含能器件领域的研究热点。MEMS起爆器可以实现大规模高密度的集成制造,并且器件输出性能一致性较好,具有微型化、集成化、高能化的特征。MEMS起爆器按结构不同,可以分为爆炸... 随着微纳技术的广泛应用,以MEMS技术为支撑的新一代起爆器成为含能器件领域的研究热点。MEMS起爆器可以实现大规模高密度的集成制造,并且器件输出性能一致性较好,具有微型化、集成化、高能化的特征。MEMS起爆器按结构不同,可以分为爆炸箔结构、半导体桥结构以及多孔硅结构三大类。爆炸箔起爆器主要采用电爆炸原理,结构简单,安全性能较高。半导体桥起爆器起爆电压低,应用领域广泛,可通过增加含能材料来提高器件的能量输出。多孔硅起爆器反应活性高,与由碳氢氮氧组成的传统含能药剂相比,多孔硅含能材料的环境友好性更好。通过分析与对比MEMS起爆器的结构组成、起爆方式、制作工艺以及输出能量等方面,指出MEMS起爆器结构微型化、输出高能化、起爆可控化的特征,并提出能够兼顾高能性与安全性的MEMS起爆系统为未来重要的发展方向。 展开更多

关键词 MEMS起爆器 爆炸箔 半导体硅桥 含能材料 多孔硅

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微火工品用高结构强度MEMS安保装置

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作者 胡腾江 任炜 +1 位作者 赵玉龙 王柯心 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第17期206-214,共9页

为了在保证MEMS(Micro-electro-mechanical-system)安保装置高精度特征的同时大幅提高器件的结构强度,开展了具有金属/硅基复合结构的高强度MEMS安保装置研究。该MEMS安保装置以硅基为基础,通过在硅隔板上方制作金属增强层,解决了器件... 为了在保证MEMS(Micro-electro-mechanical-system)安保装置高精度特征的同时大幅提高器件的结构强度,开展了具有金属/硅基复合结构的高强度MEMS安保装置研究。该MEMS安保装置以硅基为基础,通过在硅隔板上方制作金属增强层,解决了器件高精度与高强度的技术矛盾。该MEMS安保装置采用电热原理实现驱动,在11 V特定周期信号的作用下,器件可以在0.9 s内产生1 mm的往复位移,实现了对安保状态的主动控制。起爆隔爆测试结果表明,在解保状态下,复合隔板未对飞片的飞行状态产生影响,飞片可以顺利飞出;在安全状态下,复合隔板与飞片直接碰撞,硅隔板发生破碎但金属隔板保持完整。在金属隔板的限制下,破碎的硅不会飞出形成二次飞片,因此,有效提高了器件的结构强度,确保了MEMS安保装置良好的隔爆性能。MEMS安保装置的整体尺寸为8 mm×15 mm×0.75 mm,最小线宽为5μm,抗过载能力为10 000 g。该MEMS安保装置具备微型化、集成化特征。 展开更多

关键词 MEMS安保装置 金属/硅基复合隔板 电热驱动 状态恢复

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