某型导弹驾驶仪测试组合的故障分析

刘洁 折雷 王川 闫京生 雷腾飞

摘要：基于导弹测试数据及其设备工作原理，分析某型导弹驾驶仪测试组合舵系统通道检查故障的原因，依靠建立故障树的方法，找出故障的关联性，对可能引发故障的因素进行排查验证，最终确定故障点，并针对故障隐患提出预防措施。该方法可为同类故障的修理提供参考。

關键词：驾驶仪测试组合；驱动三极管；故障；测试

Keywords：drive test bed system；drive triode；fault；test

0 引言

某型导弹测试时，运行到模拟飞行阶段软件判定为错误，结果显示舵系统通道检查错误。通过对比测试多枚正常的标准导弹，舵系统通道检查仍存在故障。为此，根据功能图和原理框图建立故障树，分析故障原因。使用专用测试设备进行测试，定位故障元器件并进行更换，故障排除后对组合进行总体调试。在排查过程中总结修理方法，形成驾驶仪测试组合修理指导依据，并在故障分析中最大限度地利用专用测试设备测量的数据，甄别存在故障的环路，进行有效的故障定位。

1 驾驶仪测试组合工作原理解析

被测试导弹的自动驾驶仪为数字式电差动驾驶仪和电动泵液压能源组合舵机伺服系统，其主要功能为：接收控制指令，自动调节稳定导弹的运动和实施对导弹的飞行控制。对其进行测试的驾驶仪测试组合由硬件电路、按键开关、CPU及通信电路、DIA转换电路0隔离及功放电路、继电器电路、电源电路等组成，硬件电路与测试软件相互协调完成驾驶仪测试组合与主控计算机的通信，并实时控制偏置电流信号的输出，同时实现各种地线的隔离和供断电控制，对测试参数进行判读并生成数据报表。其功能原理图如图1所示。

2 故障原因分析

在对驾驶仪测试组合故障进行技术攻关时，关键是对测试故障参数的工作原理、故障形成原因、故障排除等进行分析。

1）惯测组合故障

惯测组合测量的是弹体的角速度和线加速度信息，分别以模拟量和数字量两种形式输送到弹载计算机。其中，模拟量代表瞬时角速度和线加速度，数字量经计数后代表该计数时间内的角度增量和速度增量。弹载计算机接收到惯测组合送来的信息，由飞控软件进行导弹运动位置、速度和姿态的捷联计算，III回路进行稳定倾斜姿态的控制解算，I、II回路进行稳定控制导弹侧向运动的控制信号解算，将III回路控制信号与I、II回路控制信号进行综合分配，形成舵机控制信号控制舵面偏转，从而完成对导弹飞行I、II、III回路的控制，如果此组合故障将引起舵系统通道检查故障。

2）弹载计算机故障

弹载计算机是导弹飞行的指挥调度中心，在导弹发射前，与地面发射车计算机建立通信，配合发控系统完成导弹发射任务，并完成初始参数的装订，在飞行控制软件的协调调度下完成以下工作：

● 通过可逆计数接口采集惯测组合输出的6路脉冲量，获得导弹的角度增量和速度增量，计算导弹运动参数。

● 通过A/D转换接口（10路中的6路）采集惯测组合输出的6路模拟量，获得导弹实时运动的角速度和线加速度反馈信息。

● 通过异步串行通信接口接收无线电控制探测仪送来的K1、K2控制指令，结合反馈信号进行校正、综合和分配，形成舵面的控制信号，通过D/A转换接口分配到各个舵机，驱动舵面偏转。如果此组合故障也会导致舵系统通道检查故障。

3）驾驶仪测试组合故障

驾驶仪测试组合是以主控计算机为指挥调度中心完成自动驾驶仪相关参数的测试，其硬件电路由按键开关、CPU及通信电路、D/A转换电路0隔离及功放电路、继电器电路、电源电路等组成。在模飞过程中，主控计算机根据不同的测试项目通过RS-232异步串行口分别向测试组合发送命令代码和控制数据，自动驾驶仪测试组合根据接收的命令代码和不同的控制数据，分别向自动驾驶仪输出相应的模飞偏置电流，并控制模飞偏置电流的大小和持续时间。在自动驾驶仪的偏置标定过程中，首先由主控计算机通过RS-422异步串行口向自动驾驶仪上传测试软件并启动运行，待偏置电流信号施加完成后，主控计算机再根据不同的测试项目向自动驾驶仪发送命令代码，自动驾驶仪根据命令代码的不同分别进行数据采集，并将数据传至主控计算机进行数据处理，处理结果供模飞过程调用。在模飞过程中自动驾驶仪测试组合对自动驾驶仪施加所需的偏置电流信号，并控制偏置电流信号的大小和持续时间，该组合故障将导致舵系统通道检查故障。

结合测试设备工作原理，罗列出可能造成舵面不偏转的全部原因，并绘制故障树，如图2所示。

3 故障排除

3.1 导弹原因排查

为孤立故障原因，首先对导弹原因进行排查。造成舵系统通道检查故障的原因主要涉及惯测组合与弹载计算机两个组合。根据导弹自驾测试原理可知，导弹转电正常后，主控计算机向自动驾驶仪测试组合发出0×15命令（表示转电），自动驾驶仪测试组合收到该命令后，按预定时序向弹上惯测组合施加六路偏置电流信号（激励信号），惯测组合根据接收到的偏置电流信号，模拟产生导弹飞行过程中所敏感的角速度和加速度信号，该信号再经惯测组合电路处理后送入弹载计算机中。弹载计算机运行飞控软件，以无控仪输出的K1、K2指令和惯测组合输出的弹体角速度和加速度参数为输入进行捷联计算和回路计算，将计算结果并同采集到的舵反馈电压、控制指令、角速度、加速度、速度增量等48路参数经RS-485通信送到辅测计算机。经过对模飞曲线的判读，可以证明惯测组合和弹载计算机工作正常。另外，经过多发导弹测试的数据对比，初步可以排除弹上的问题。

3.2 测试设备原因排查

使用驾驶仪测试组合测试台对驾驶仪测试组合进行测试，从测试结果可以看出Wx、Az两路无信号输出，可以初步判定为驾驶仪测试组合故障。电路主要由CPU及通信电路、D/A变换电路、隔离及功放电路、继电器电路等几部分组成，对组合的内部电路进行故障排查，具体如下。

1）CPU及通信电路故障排查

CPU芯片TMS320F206是硬件电路的控制核心，完成与主控计算机的通信并控制模飞电流信号的输出。由于有其他四组模拟信号输出，因此可排除CPU芯片TMS320F206故障的可能性。

2）D/A变换电路故障排查

D/A变换电路用于将CPU的数字控制信号变换为模拟电压信号，一共需要6个通道的D/A变换电路，选用了两片DAC8412，每片DAC8412使用三个通道输出。两片DAC8412分别对应ωx、ωy、ωz和Ax、Av、Az信号。由于有其他四组模拟信号，因此可排除D/A变换电路故障的可能性。

3）隔离及功放电路故障排查

DAC8412输出的Ax、Ay、Az通道的电压信号均通过IS0124模拟量隔离器进行隔离再送入各自的功放电路，这三路信号隔离后分别使用±12VA、±12VB、±12VC电源系统。DAC8412输出的ωx、ωy、ωz通道的电压信号没有隔离直接送入各自的功放电路，两片DAC8412和ωx、ωy、ωz通道的功放电路均使用±12V电源系统。功放电路采用OPA544驱动放大为电流信号输出，通过示波器采样发现各路均有信号输出，因此可排除隔离及功放电路故障的可能性。

4）继电器電路故障排查

继电器电路主要以程控的方式将输出电流信号进行短路，以控制自动驾驶仪与测试组合之间的6路偏置信号传输通道的接通与断开。电路选用了三只JZC-098M/027-01型密封电磁继电器，这种继电器内部集成瞬态抑制电路，用一个线圈控制四个常闭开关。CPU芯片输出的XF信号经过GD316光耦隔离后，驱动三个三极管放大电路来控制三个继电器线圈。从测试数据中得知Wx、Az两路无信号输出，因此，通过X400信号输出节点表（见表1）逐级进行测量。

选用三用表进行测量，发现其中一路（V2）驱动三极管发射极已击穿，处于短路状态，型号为3DK8E。故障器件如图3所示。

4 组合总体调试

对驾驶仪测试组合电路板的故障器件进行更换后，再对驾驶仪组合测试台进行测试，各项数据检测合格。对某型导弹进行综合测试，测试参数合格，故障排除，此次维修攻关完成。

5 预防措施

对故障器件进行更换，对故障件电路板进行振动及温循试验，试验后未出现其他故障。由于产品某些特殊器件的性能随时间推移而逐步下降，因此在选用器件时，应综合考虑器件供方的资质和工艺制作水平，并加强对供方的质量监督。

参考文献

[1] 某型导弹仪器及测试设备原理[Z]. 第四册.

[2] 童诗白，等. 模拟电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[3] 王庆有，等. 测控技术与仪器专业导论[M]. 北京：机械工业出版社，2015.

作者简介

刘洁，助理工程师，主要从事导弹制导系统的维修与研究。

折雷，助理工程师，主要从事导弹总体系统的维修与研究。

王川，主要从事导弹总体测试与调试。

闫京生，主要从事导弹引战系统测试与调试。

雷腾飞，主要从事导弹制导系统测试与调试。