爆炸螺栓是会爆炸的螺栓?

爆炸螺栓,外行人一听,还以为是像炸弹一样,会爆炸的螺栓呢!而业内人士就会微微一笑:请听我细细道来。

无碎片爆炸螺栓,简称爆炸螺栓,多用于多点连接分离面。每个爆炸螺栓形似普通螺栓,内部装有炸药和点火器。分离时,炸药被引爆,使剪切锁剪断或者沿螺栓削弱槽断开,实现两分离体解锁。爆炸螺栓品种多,主要有开槽式、剪切销式、钢球式爆炸螺栓和无污染爆炸螺栓等。这种装置的优点是承载能力大、结构简单、工作可靠、使用方便。不足之处是往往需要多个螺栓,保证全部螺栓同时断开困难较大。另外还要保证螺栓断开时残骸不伤及周围的结构和设备,故必要时应相应地设置保护结构。

图示为剪切销式爆炸螺栓

爆炸螺栓,相信对大多数人都不是一个陌生的名字。它最著名的用途就是作为运载火箭助推器分离装置的关键部件之一。NASA在今年10月“亚特兰蒂斯”号航天飞机的发射准 备工作中,由于发现部分固体助推火箭的分离爆炸螺栓的点火装 置没有正常运作,所以又对航天飞机进行了彻底的检查。

在航空结构中,爆炸螺栓和战斗机配备的座椅火箭弹射器一样, 是典型的燃气驱动器件(CARTRIDGE-ACTUATED DEVICES,简称CAD)。除了在航天中的应用之外,爆炸螺栓在航空中的用途也相当广泛。一个比较出名的例子就是俄罗斯将爆炸螺栓用于直升机旋翼的固定连接上(卡-50),这样的设计使得直升机的弹射救生成为可能。

大多数爆炸螺栓的外观和普通螺栓相差不多,不同的是在螺栓内部 设计有一个空腔,容纳一定数量的起爆装药和引爆装置。引爆装置接收到动作信号之后点燃装药,将整个螺栓切断成2-3部分。这听起来似乎很简单,但是爆炸螺栓的设计制造有很多困难之处。首先是 爆炸螺栓必须载保证足够的机械强度的同时,也保证非常可靠的爆炸分离。

爆炸分离时必须没有或者只有很少的爆炸碎片。为了保证这一点,很多爆炸螺栓在螺栓上压制了应力槽,爆炸时,螺栓就从这些应力槽处断裂。如果设计得当,爆炸螺栓可以做到完全没有爆 炸碎片,并且螺栓断裂带的几何形状十分规则。同时,对于爆炸螺栓的反应时间也有严格的要求。由于特殊的工作环境,爆炸螺栓必须有比较大的适用温度范围。一般都要求在零下几十度到零上近百度的温度范围内可靠工作。由于用在航空航天器上,所以对爆炸螺栓的重量尺寸和防腐蚀能力理所当然也有一定的要求。常用的基体制造材料是各种合金钢。

爆炸螺栓的种类很多,按照载荷分,小的几百公斤,大的能达到二 百多吨。按照点火方式,可以分为电激发,机械激发,压力激发, 液力激发等等。爆炸螺栓的性能指标除了一般螺栓的机械性能指标 之外还包括发火感度,最大不发火电流和最小全发火电流(对于电起爆螺栓),作用时间,工作温度范围等等。

在航天工业中,为了克服爆炸螺栓成本高,爆炸冲击大,燃气 释放多等缺点,技术人员又开发了以钛镍记忆合金为材料的无爆炸自解除螺栓,这种自解除螺栓还具有可重复使用的优点。但是它也具有非常明显的缺点,反应时间通常比爆炸螺栓长几十至上百倍。可以肯定,在未来的航空航天中,爆炸螺栓仍然将发挥极其重要的作用。