随着现代战争环境的日益复杂,武器装备的微小型化已成为主要的发展趋势之一,军用热电池被誉为弹载武器系统的“心脏”。因此,对军用热电池的需求量巨大,而现有的激活热电池方式不但激活时间长,而且占用弹内空间大,严重制约了热电池的微小型化发展。本文改变原有的热电池激活手段,拟采用全新的自供能技术,将叠堆压电陶瓷片作为激活能源,采用实验研究与数值模拟相结合的方法,开展了压电陶瓷激活微小型热电池的关键技术研究。取得的主要研究成果如下:构建由压电陶瓷堆、电点火头、电极以及绝缘系统所构成的微小型热电池激活系统的实验模拟平台,以一级轻气炮以及霍普金森压杆作为加载系统,自行建立聚偏氟乙烯冲击压力测试系统和压电陶瓷电输出性能测试系统。开展了一级轻气炮加载弹丸以不同速度高速撞击不同层数以及不同尺寸的PZT-5H压电陶瓷堆所构成的复合结构的实验,探索不同条件下产生的应力波在压电陶瓷中的传播,结合民用电点火头、军用电点火头及铝热反应含能桥作为负载进行不同组合结构的实验,得到不同组合下的电输出信号。结果表明,冲击压力峰值随着碰撞速度的增大而增大,压电陶瓷输出电压峰值与冲击压力峰值近似呈线性增加关系。进行了霍普金森系统加载撞击杆以不同速度作用于压电陶瓷的实验,结合ANSYSLS-DYNA数值模拟,直观地研究压电陶瓷中的应力状态分布。并负载军用电点火头,得到不同冲击压力下压电陶瓷的电输出信号。结果表明,模拟结果和实验结果基本吻合,霍普金森加载弹丸得到压电陶瓷的冲击压力持续时间比一级轻气炮加载弹丸得到的压电陶瓷的冲击压力持续时间明显延长几十微秒,因此可以通过霍普金森加载弹丸作用于压电陶瓷的实验模拟膛压对压电陶瓷堆的作用过程。提高压电陶瓷激活微小型热电池可靠性是关键技术之一。为了验证压电陶瓷激活微小型热电池的关键技术更加合理,对电点火头的发火机制进行了研究,从而确定点燃电点火头的最小热量值,在压电陶瓷预破碎情况下,利用一级轻气炮加载弹丸以208m/s的速度撞击压电陶瓷复合靶板,检验压电陶瓷激活微小型热电池可靠性。实验结果表明:电点火头的发火过程属于热激发过程,军用电点火头发火的最小热量为0.27mJ,压电陶瓷在破碎情况下其压电性能不变,即压电陶瓷材料的压电效应实现电池在使用中早期激活的可靠性是比较高的。