烟火气体发生器的工作原理和应用

烟火式气体发生器是一种快速安全的产气装置，具有体积小、充气快、灵活方便、不受环境条件影响等优点。该发生器首先应用于航空航天领域，随后迅速向舰船、石油及汽车等行业发展，如汽车安全气囊、汽车紧急刹车制动装置、海上救生筏、宇航员救生服、民航飞机紧急救生的充气滑梯和救生装置、紧急灭火、气垫船和橡皮舟的快速充气、空降兵及大型装备的软着陆气垫、军用伪装充气假目标、火星探测器的可膨胀气囊着陆系统、新型无人机的气囊减速系统等。

烟火式气体发生器是利用气体发生剂燃烧产生高压气体而工作的，一般由筒体、电爆管、端盖、点火药、产气药、过滤网等构成，如图5-1所示。

烟火式筒状气体发生器的工作过程如下:信号电流点燃电爆管中的起爆药，电爆管点燃点火药，点火药爆燃产生部分热量的气体和粒子，通过点火孔点燃引燃药，接着再点燃产气药，产气药燃烧产生高温高压气体，经过滤网冷却后，流出排气孔，充入气袋。

图5-1　烟火式气体发生器结构简图

1—电爆管；2—点火药；3—筒体；4—过滤网；5—密封箔；6—产气药；7—端盖(www.xing528.com)

通过此类型发生器工作过程可以分析，整个药剂燃烧是顺序进行的端面燃烧，存在的问题就是靠近点火器部分的产气药容易被点燃，该部分产气药燃烧产生大量的高温高压气体。如果这部分气体不能及时排出燃烧室内部，不仅会造成从点火到排气时间的延迟，以及燃烧室内部压力短时间内急剧上升，而且还会阻碍后面的产气药的正常燃烧，造成整个产气药的不稳定燃烧，影响发生器出口压力性能，出现压力波动。

目前，给气囊充气主要采用空气压缩机和高压气瓶等压缩气体型气源，钢瓶内的压力受环境温度影响较大。为了安全，要保证钢瓶具有一定的耐压性，钢瓶就必须加厚而使质量增加，给实际操作带来困难。与压缩气体型气源相比，烟火式气体发生器有以下几个特点:

(1)气体产生于药剂自身的化学反应，药剂本身含有可燃物和氧化剂，可在隔绝大气条件下进行反应生成气体，并放热做功。由于这一个特点，可避免使用供氧系统，装置可以构成密封的容器，同时烟火式气体发生剂的密度较高，所以这种装置生成气体的体积效率高，容易实现气体发生器的小型化和轻型化。

(2)烟火式气体发生剂是以固体形成存放，发生器的内外压差接近于零。而保存二氧化碳、液氮和易挥发物质的气瓶则处于高内压状态，尤其在炎热环境和阳光直射的条件下内压很高。因而，烟火式气体发生器较压缩气体型气体发生器在储存和运输中的安全性好。

(3)烟火式气体发生剂的生成气体速度可以控制，通过调整药剂的组分，改变药粒形状以及运用阻燃技术等可取得理想的产气速度，因而烟火式气体发生器的使用范围大。