使用条件不同对某型火控系统正常发射设计的影响

赵庆岚，陈志勇，鲁飞，刘巍

（1.北京军代局驻207所军代室，太原030006；2.北方自动控制技术研究所，太原030006；3.北京军代局驻247厂军代室，太原030009）

使用条件不同对某型火控系统正常发射设计的影响

赵庆岚1，陈志勇2，鲁飞3，刘巍2

（1.北京军代局驻207所军代室，太原030006；2.北方自动控制技术研究所，太原030006；3.北京军代局驻247厂军代室，太原030009）

某型火控系统在设计时考虑了安全性，以模拟火箭弹仿真为基础，考虑由于使用条件的变化、使用方法的不同、操作人员的随机性以及部队的实际使用需求，致使某些参数达到了极限条件，通过解决仿真过程中出现的“不发射”现象，保证了发射电路中的光耦器件的最佳工作状态，保证火箭弹的正常发射和可靠发射。为以后火控系统的安全性设计提供了基础。

火控系统，极限，光耦器件，发射

0 引言

某型火控系统作为火箭炮的“大脑”，在设计时重视并考虑“火控系统在不发射火箭弹的任何时刻应具备短接火箭发动机点火电路和断开点火能源的功能；在火箭炮非射界范围内，应能可靠切断火箭弹发射电源；应设有发射保险锁”等安全性要求。

在设计发射电路时，为了保证发射电路光耦器件在其工作最佳状态，本文通过模拟弹仿真，解决了“一次火箭炮单发模拟射击时，按照正常操作流程进行到最后一步，按下发射按钮时，火箭弹应发射出去，但实际火箭弹无反应”的现象，确定了光耦器件的最佳状态，保证火箭弹的正常发射和可靠发射。

1 现象定位

针对“一次火箭炮单发模拟射击时，按照正常操作流程进行到最后一步，按下发射按钮时，火箭弹应发射出去，但实际火箭弹无反应”的现象，首先对火控系统的工作流程进行分析，通过对工作流程的排查，可以判定工作流程没有问题，那问题出现在某个硬件上。通过试验，得出如下页表1所示的验证结果。火控系统的车外发射装置电缆正常配备为60m，但由于部队实际使用情况的不同，会增加电缆至150 m，由表2可知，影响火箭弹车外正常发射的主要原因为电缆过长。

表1 验证情况对照表

2 发射指令电路分析

问题原因初步确定后，对产生问题的机理进行分析，其中发射指令信号采集电路如图1所示，从图中可看出，发射指令信号采集电路由车外发射开关S1，光耦U1（TOSHIBA公司，型号为TLP621-4（GB）和施密特反相器U2（型号为SN54LS14J）组成。反相器U2的输出电压即为给发控装置的发射指令信号，当发射开关关闭（S1处于断开状态）时，光耦U1处于不导通状态，U1输出电压UCE为高电平（5 V），反相器U2输出为低电平（无发射指令）。反之当发射开关打开（S1处于闭合状态）时，光耦U1处于导通状态，U1输出电压UCE为低电平，反相器U2输出为高电平（发射指令有效）。

图1 发射指令信号采集电路

为了查找产生问题的原因，分别就车外发射装置电缆为60 m线和150 m线进行对比测试。测试结果如表2所示。

由以上测试结果可看出，当发射开关打开（S1处于闭合状态）时，在车外发射装置电缆为60 m时，光耦U1输出电压UCE（即反相器U2的输入电压）为0.8 V；在车外发射装置电缆为150 m时，光耦U1输出电压UCE为0.95 V，均接近于反相器输入电压低电平的上限值0.85 V。

由图2可知，当输入电压为0～0.85 V时，输出电压为高电平；当输入电压＞1.7 V时，输出电压为低电平；在输入电压为0.85 V～1.7 V之间时，为不稳定状态，输出电压会时高时低。因此，当UCE为 0.95 V时，稍微受到外界干扰就会在边界值0.85 V左右浮动，因此，反相器U2的输入电压处于不稳定临界状态，导致时而导通时而断开的现象，发射指令信号就会随之变化，因此，有时不能发射，有时能发射。

表2 测试结果表

图2 施密特反相器（SN54LS14J）的输入输出特性

注：根据施密特反相器（U2型号为SN54LS14J）的芯片手册中输入输出特性（如下页图3）可见，反相器输入电压低电平上限值为0.85 V。

3 设计优化

根据发射指令电路的分析，该电路的设计反相器U2的输入电压处于不稳定临界状态，导致时而导通时而断开的现象，发射指令信号就会随之变化，因此，有时不能发射，有时能发射。为了使反相器U2的输入电压处于最佳状态，认真查阅光耦TLP621-4（GB）的芯片手册（如图3所示），传输率的范围为100%～600%，原设计光耦输入电阻R3阻值的选择偏大，使得光耦导通裕度偏小。按照芯片手册提供的典型值（IF为16 mA），经IF=（5V-VF）/R3公式计算，得R3的理论阻值为269 Ω，因此，选择光耦U1输入端接电阻R3的阻值为300 Ω。

图3 光耦（TLP621-4）输出特性

为了验证临界现象，如表3所示，将发射指令采集电路中光耦U1输入端所接电阻R3的阻值增大为2.232 K，光耦U1输出电压UCE为0.98 V，接近于反相器输入电压低电平的上限值0.85 V，也出现了有时不能发射，有时能发射的现象。

同理由表3测试结果可看出，当发射开关打开时，R3的阻值为300 Ω时，光耦U1输出电压UCE（即反相器U2的输入电压）为0.45 V，小于反相器输入电压低电平的上限值0.85 V。这样，反相器U2输出即发射指令信号就处于稳定的高电平，所以能正常发射。

下面比较光耦的传输率：R3阻值为2 KΩ时：由万用表实测光耦U1输入端接电阻R3的阻值为1.986 K，由表4光耦前级发光二极管的压降UF为 1.07 V，光耦前向电流为IF=（4.9 V-VF）/R3，可得IF电流值约为1.93 mA，光耦的输出电压UCE为0.95 V，光耦输出电流IC=（4.9 V-UCE）/R7=1.975 mA，由此得出光耦的传输率（IC/IF）为1.975/1.93=102%。计算结果见表3所示。

表3 光耦传输率计算

4 结论

通过上述分析可知，原设计的发射电路在正常使用情况下满足发射要求，但当外部使用环境变化（例如车外电缆长度发生变化时），致使光耦器件达到了临界状态，使得发射不可靠，本文通过试验和分析，选取光耦器件的上拉电阻为最优状态，提升了设计水平，考虑了部队的使用情况，为火控系统的安全性设计奠定了基础。

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［3］中国人民解放军总参炮兵部.射击教程［M］.北京：解放军出版社，1984.

［4］郭维波，吴凌燕，冯威.基于NI-CDAQ自动测试火控系统电源组件［J］.火力与指挥控制，2015，40（2）：179-181.

Working Parameter of Booster Engine Influencing on a Certain Terminal Guidance

ZHAO Qing-lan1，CHEN Zhi-yong2，LU Fei3，LIU Wei2
（1.Beijing Military Delegation Office Located at 207 Institute，Taiyuan 030006，China；
2.North Automatic Control Technology Institute，Taiyuan 030006，China；
3.Beijing Military Delegation Office Located at Fact.247，Taiyuan 030009，China）

a certain type of fire control system thinks about security when designing.Based on simulation of projectile，variation of operating conditions，randomness of operators and actual demand lead to some parameters reaching to limit.Through solving the phenomenon of“non-launching”when simulation，guarantee the best working state of optic coupler device in launch electric circuit，so guarantee regular launch and reliable launch.The conclusions lay the foundation for further security design research of fire control system.

fire control system，limit，optic coupler device，launch

TJ413

A

1002-0640（2017）02-0180-03

2015-12-05

2016-01-07

赵庆岚（1979-），女，湖北黄石人，博士。研究方向：火力与指挥控制。