谈谈爆炸螺栓!

瀚海狼山(匈奴狼山)在近期的推文中,不止一次的谈到了爆炸螺栓。比如运载嫦娥5号的胖五大火箭,在发射前树立在巨大的发射台上横向移动几公里,期间保证安全,不被强风和各种振动下出现位移和反倒的关键,就是已经被爆炸螺栓“牢牢固定”在了发射台上,因此可以放心的加注燃料。全部到位后发射前的胖五的自重已经高达850吨以上,但是只需要五六个大型爆炸螺栓就可以牢固而稳定的“临时焊”在发射台上。大型计算机控制胖五开始点火起飞的同时,也用电流激发火箭下部和发射台之间连接的所有爆炸螺栓同时炸开。此时火箭整体起飞。而在火箭加速上升期间,每一次级间的脱离,都是爆炸螺栓启动,炸开上下级间的固定连接。起爆的时间,都与每级间火箭发动机关机的时间严格一致,精确到毫秒级。不但火箭各级之间的脱离,

就是整流罩的脱离、助推器的脱离、有效载荷和火箭末级之间的脱离,其实都是爆炸螺栓分阶段的定时工作。而载人火箭还有逃逸塔的脱离也一样。而对嫦娥5号这种4器组合的复杂探测器来说,4器之间的连接和分离也是通过爆炸螺栓实现的。比如上升器从月面快速起飞,也需要先通过爆炸螺栓炸开与落月器之间的牢固连接。爆炸螺栓在嫦娥5号上,直到返回器携带样品安全穿过大气层落地,再通过爆炸螺栓切断降落伞的伞绳,才算最后完成任务。因此爆炸螺栓几乎是从一开始就第一个开始工作;一直到最后一个结束工作的关键器件。当代的航天爆炸螺栓,几乎都是无碎片爆炸类型。是高能定向微爆破火工品的一类。爆炸螺栓外形和普通螺栓并没有太大的差异,但是内部装有微量高能炸药、点火系统以及和外部连接的电路。

高能炸药一般用黑索金,但是装药量设计的很精巧,可以准确定向的炸断需要炸断的钢结构,但是却不会同时炸伤无关的部件。爆炸螺栓引爆后,可使剪切锁剪断或者沿螺栓削弱槽断开。爆炸螺栓除了在航天任务中几乎从头用到尾之外,在军用航空中也应用的很广泛。比如战机的弹射座椅,平时也是通过爆炸螺栓和机体牢固的固定。在飞行员遇险拉动弹射手柄时,爆炸螺栓先起爆,炸开和机体的连接;同时也炸开座舱盖或者座舱顶玻璃,弹射座椅上的火箭再工作,才能把座椅和飞行员一起弹出遇险飞机。而有些武装直升机,甚至需要先启动爆炸螺栓,炸飞旋翼才能让飞行员弹射出舱。爆炸螺栓的原理听起来很简单,却是事关航空航天任务成败的关键精细火工品,因此不论设计制造的要求都极高。爆炸威力必须精准;爆炸产生的钢铁断面必须规则;工作适应环境必须广泛,从零上150度到零下200度的剧烈环境变化下都必须能够稳定工作。

爆炸螺栓也有大小之分。大型的爆炸螺栓单个就可以承受两三百吨的外力,因为上了发射台,加注完燃料待起飞的航天飞机全重可以接近3000吨;而小型的爆炸螺栓只需要承受几百公斤的外力就算合格。爆炸螺栓的生产和检验必须100%严格,一旦有一个爆炸螺栓忘记装药或者出现哑火,会造成整个任务的失败。因此爆炸螺栓的品质和可靠度,直接关系大国的航空航天整体实力。