引信参数测试结果不一致故障分析

李朝华 尹君 孙萍 张海伟 杨雷

摘要：“引信过门限”“延迟起爆”“点火”信号是某型导弹引信性能测试的三个重要参数，本文针对三型设备引信参数测试结果不一致的情况，对引信灵敏度、作用距离、延迟线长度、引信测试方法进行了深入分析与论述，对各型设备技术状态进行了检测，找出测试结果不一致的原因并提出改进方案。

关键词：引信灵敏度；延迟线；作用距离

Keywords：fuze sensitivity；delay line；operating range

0 引言

使用某型导弹控制舱性能测试系统（简称二舱设备）对控制舱（内部含有自动驾驶仪以及引信等）进行测试时，引信灵敏度測试不合格，且无“引信过门限”“延迟起爆”“战斗部点火”信号。将该导弹引信从控制舱拆下，使用无线电引信性能测试系统（简称引信设备）单独对引信测试，引信灵敏度等参数均合格。将该引信组装成全弹，使用导弹总体综合性能测试系统（简称全弹设备）测试，结果显示仍无“引信过门限”“延迟起爆”“战斗部点火”信号。

“引信过门限”信号是当引信探测到的目标回波能量大小及数量满足要求后产生的脉冲信号；“延迟起爆”信号是飞控组件根据弹目相对速度、加速度、目标类型信息及战斗部特性进行延时控制后输出的炸点控制信号；“战斗部点火”信号是综合“引信过门限”信号和“延迟起爆”信号后产生的输出值引信执行级的炸点控制信号。通过对以上测试参数进行分析，初步认为造成二舱设备和全弹设备测试出现无“引信过门限”“延迟起爆”“战斗部点火”信号的根本原因是引信灵敏度参数测试不合格，因此围绕引信灵敏度进行分析。

1 引信灵敏度

1.1 灵敏度的概念

引信灵敏度的含义如图1所示。在引信的发射端口到引信的接收端口之间，调整其传输衰减值达到某一值时，可使引信输出起爆脉冲，此衰减值（包含天线耦合插损）即为引信的灵敏度，一般用衰减的dB数表示。

引信灵敏度概念与一般接收机的灵敏度概念存在较大差别，它是一个相对值，指整个引信的灵敏度，包括发射机和接收机。当发射机功率足够大时，接收机本身的接收灵敏度可以较低。灵敏度数值的大小反映了引信启动的工作范围。从雷达方程可知，接收信号功率与弹目距离的4次方成反比，因此灵敏度越高，作用距离越远。一般引信的距离灵敏度曲线如图2所示。

从图2中可以看出：

1）在引信完全启动区，启动概率大于98%，对应的最大距离称为可靠启动半径。

2）在引信不完全启动区，启动概率在2%～98%之间，因此要求这个区可能地小。

3）启动概率低于2%，对应于该值的最小距离即引信截止距离。

4）启动概率为0.5%，对应的距离称为引信平均启动半径，也即一般定义的引信的作用距离。

1.2 灵敏度相关因素

1）发射机功率。功率越大，灵敏度越高。

2）接收机通道的增益。该增益包括第一级微波变频损耗、选频放大系数等。由于变频损耗是非线性关系，因此总的通道增益与灵敏度之间也不是线性关系。灵敏度调整主要是调整这部分的线性放大倍数，具体调整方法需根据导弹设计经验公式进行。

3）门限电路（距离门）的门限值。门限值设置应根据无信号时的噪声电平和一定信噪比下的启动概率来确定，这是决定灵敏度的重要因素之一。

1.3 灵敏度测量方法

引信体制不同，测试灵敏度的方法也会有差别，但基本上都是基于弹目距离模拟和弹目交会速度模拟，在此基础上通过调整可变衰减器使引信动作的方法来测其灵敏度。

无线电波在空间传播，遇到目标时反射回到引信，回波信号相对于发射信号除幅度衰减外（与1/R4成比例），时间也有所滞后，即τ=2R/C，C=3×108m/s，造成了回波信号与发射信号相位之间的差别，这也是引信检测目标存在的基础之一。因此，模拟延迟时间能对应模拟相应的距离。

地面测试时是用电磁波在高频传输线（如同轴电缆）的传播来实现时间延迟的，但在高频电缆中电磁波的传播速度比C小ε倍，其中ε为电缆中介质的介电常数。因此，如果一根10m长的电缆采用聚乙烯作介质（介电常数ε=2.6），则模拟空间距离不是10m，而是约为16m。电缆一定长度对应一定距离，不同空间距离要用不同长度的电缆。因此，在地面测试时是用一组电缆测试导弹引信在不同距离的灵敏度，该电缆一般称为延迟线。

2 产品与设备状态确认

2.1 产品状态确认

1）为摸清产品状态，分别组装“工艺引信+产品飞控”“工艺引信+工艺飞控”“产品引信+工艺飞控”“产品引信+产品飞控”，使用二舱设备进行测试，结果“产品引信+工艺飞控”和“产品引信+产品飞控”测试不合格，“工艺引信+产品飞控”和“工艺引信+工艺飞控”测试合格。

2）分别更换引信执行板、信号处理板、接收机板和时序电路，使用二舱设备再次进行测试，更换时序电路后的测试结果合格。

3）将该产品二舱送至原制造单位，使用其二舱设备进行测试，引信两通道灵敏度均测试合格。

4）将该产品的引信送至原制造单位，使用引信设备进行检测，灵敏度测试合格，但发射、接收脉冲延时测试的结果为接近指标下限值。

2.2 设备状态确认

1）二舱设备状态

使用矢量网络分析仪测试在长、短电缆两种状态下二舱设备的通道的电长度，如表1所示。使用微波信号源检测引信通道插损为68dB，满足引信灵敏度要求。

2）引信设备状态

使用矢量网络分析仪测试在长、短电缆两种状态下引信设备的通道的电长度，如表2所示。使用微波信号源检测引信通道插损为67dB，满足引信灵敏度要求。

3）全弹设备状态

使用矢量网络分析仪测试全弹设备的引信通道的电长度，如表3所示。使用微波信号源对全弹设备引信通道的衰减插损进行测试，两通道都约为40dB，天线带耦合约为10dB，因此整个通道插损约为60dB（40+10+10），测试时软件内写入的衰减器值为12dB，总衰减值为72dB，超出该枚产品引信灵敏度的范围（68dB）。

3 不一致原因分析

3.1 引信技术溯源

通过对该型引信进行技术溯源，获取该型引信设计相关要求如下：

1）6～20.25m为完全启动区，40m外为完全不启动区。

2）引信可靠距离≥22m，引信截止距离≤42m。3）引信作用距离，如图3所示。4）引信时序电路各脉冲相关性，如图4所示。

3.2 三型设备引信参数测试不一致分析

由图3可知引信对不同距离的回波灵敏度不同，在20～40m成线性下降趋势。通过确认设备状态可知各设备模拟引信回波距离（引信通道的电长度）不同，分别为21.9m（引信设备延迟线3）、23.5m、24m，其中全弹设备与二舱设备模拟引信回波距离已落入引信不完全启动区，灵敏度下降，启动概率降低，与三型设备中引信设备测试引信合格、全弹设备与二舱设备测试引信不合格的情况吻合。全弹设备与二舱设备模拟引信回波距离（引信通道的电长度）过长是三型设备引信参数测试不一致的原因之一。

全弹设备引信通道的衰减插损约为60dB，测试时软件内写入的衰减器值为12dB，总衰减值72dB，超出了该枚产品引信灵敏度的范围（68dB），也与全弹设备测试引信不合格的情况吻合。全弹设备引信通道的衰减插损值过大是三型设备引信参数测试不一致的原因之一。

4 改进措施及验证

4.1 改進措施

1）模拟引信回波距离改进

即引信拐点距离的理论值应在19.5～21m之间。该型引信实际设计生产时，其作用距离较理论值放宽了1m，且该作用距离指标是指引信本体至目标的距离。因此，引信拐点距离实际值应在20.5～22m之间，考虑技术指标逐级放宽的原则，建议三套设备的引信通道延迟线电长度（即模拟引信与目标距离）按照表4的要求进行调整。

可采取以下两种方案调整引信通道延迟线电长度，以保证对引信参数测试的准确性和设备一致性：

● 缩减二舱设备与全弹设备引信通道延迟线长度（需更换延迟线），引信设备无需调整。

● 将二舱设备引信通道电缆与全弹设备引信通道电缆缩短，引信设备长度不变。

2）衰减插损值改进

修改全弹设备软件衰减设置值，减少通道衰减插损，与引信灵敏度相匹配。

4.2 验证

1）按照以上分析结果，将全弹设备中软件衰减设置为8dB，即整个通道衰减为68dB。

2）将二舱设备、全弹设备引信通道收发天线电缆均缩短1m（等效于延迟线电长度缩减2.6m）后，分别对产品进行测试，测试结果均合格。更换为原电缆，复现引信灵敏度测试不合格情况。

5 结论及建议

造成三型设备测试引信参数结果不一致的原因是：不同设备引信通道延迟线长度不同，且全弹设备和二舱设备延迟线长度超出引信的理论和设计值范围；全弹设备测试时，引信通道衰减过大。采用修改全弹设备软件衰减设置值和引信通道收发天线电缆长度的方法，可以有效解决引信参数测试结果不一致问题。建议增加引信延迟线长度以及通道衰减等敏感参数的定期检查频次，确保引信参数测试的准确性和设备一致性。

作者简介

李朝华，工程师，主要从事导弹总体修理技术研究工作。

尹君，工程师，主要从事导弹飞控修理技术研究工作。

孙萍，工程师，主要从事导弹飞控修理技术研究工作。