某型雷达导引头角度指示执行误差不合格故障分析

2022-12-21高媛郭晓华付强秦燕鸽国营洛阳丹城无线电厂

航空维修与工程 2022年10期

关键词：预置导引头陀螺

■ 高媛郭晓华付强秦燕鸽/国营洛阳丹城无线电厂

1 故障情况

某型雷达导弹全时序测试时“角度预置误差Y、Z轴绝对值”不合格，导引头舱故检测试时，角度指示执行误差不合格，同时+27V 加温电上电瞬间冲击电流相较常规测试值减少了约2A，数值异常。

2 故障原理分析

2.1 角度指示执行误差不合格原因分析

根据导弹全时序测试流程，当目标将要进入导引头的允许截获距离时，飞控组件提前向导引头发出“开发射机高压”指令，并给导引头发送目标角度和速度指示信息。在角度预置时，飞控组件先向导引头发送导引头Y、Z轴框架预置角，导引头接收到飞控组件发送的加高压指令时，会根据预置信息执行角度粗预定和精预定。粗预定时，导引头不接入陀螺；精预定时，导引头按照陀螺指向进行精确的角度指示。全弹自检合格后，预置框架角时，角度预置不合格的原因为导引头舱故障。

角度指示执行误差测试时，设备模拟飞控组件向导引头发送角度预置信息，导引头计算机与机电式位标器闭合角度跟踪回路，使天线面板指向预定方向，这一工作分别由目标角度粗指示回路和目标角度精指示回路完成。根据以上分析，造成角度预置不合格的原因为导引头舱角度跟踪回路故障，涉及组件有陀螺电源、三自由度陀螺、位标器、角跟踪电路。

2.2 +27V 加温冲击电流异常原因分析

载机挂弹起飞后，载机加载“预热”指令，此时载机的供电使导引头的陀螺、晶振恒温器和速调管灯丝处于通电工作状态，即导引头处于“加温”状态。导引头舱测试时从设备来的+27V 加温电一路送到发射机，用于发射机速调管灯丝预热；另外一路经过二次电源两个二极管后分别送到修正通道微波接收机和陀螺电源，为多路恒温晶振提供加温电并经陀螺电源转化为三相交流电加至三自由度陀螺，驱动陀螺转动。导引头舱加温冲击电流异常，较常规值减少约2A 电流，原因可能为陀螺电源、三自由度陀螺、修正通道微波接收机和速调管四个组件中的一个或多个未能正常启动工作。

结合以上故障原理分析，建立了导弹角度预置偏差不合格、导引头舱角度指示执行误差参数不合格及+27V 加温冲击电流异常故障树（见图1）。

图1 故障树

2.3 故障树分析

从故障树底事件可以看出，导引头舱角度指示执行误差不合格和加温电冲击电流异常均指向两个共同的底事件——三自由度陀螺故障和陀螺电源故障。

1）陀螺电源故障

将三自由度陀螺与陀螺电源的连接断开，对陀螺电源单独供+27V 电后，用数字万用表对接口3、4、5 脚（即A、B、C 三相）输出电压进行测试，A 相输出电压正常，B、C 三相均无电压输出，测试结果表明陀螺电源输出电压不正常。

2）三自由度陀螺故障

导引头装配合格后对陀螺电源测试，由合格陀螺电源对三自由度陀螺供三相交流电，该导引头性能测试正常。表明三自由度陀螺性能正常。

3）修正通道微波接收机、速调管故障

针对+27V 加温电冲击电流异常，导引头测试时自检合格，除加温冲击电流小于常规值外，其他供电电压电流均正常，使用合格陀螺电源对导引头舱进行性能测试，修正通道灵敏度测试合格，发射机参数测试合格。因此，修正通道器件功能正常，发射机部件功能正常，排除修正通道微波接收机和速调管故障可能。

4）角跟踪电路、位标器故障

针对角度指示执行误差参数不合格，对位标器及角跟踪电路进行排查。导引头自检时，位标器机械部分工作能力检查标志GGFI 及直流放大器零位漂移补偿标志GGW 均显示合格，这两个参数的测试基本覆盖了角跟踪电路的工作功能。此外，使用合格陀螺电源进行导引头舱性能测试时，相关指标均合格，因此，排除角跟踪电路和位标器故障可能。

综上，导致导引头舱角度指示执行误差不合格和+27V 加温冲击电流异常的原因为陀螺电源故障。

2.4 故障定位

单独对陀螺电源测试时，陀螺电源无三相交流电输出，确认陀螺电源故障。故障原因为：陀螺电源B、C 相无输出，不能驱动三自由度陀螺转子运动，因而无法进行角度精指示且冲击电流减小，从而导致导引头舱测试“角度指示执行误差不合格、+27V 加温冲击电流异常”以及全弹测试时“角度预置误差Y、Z轴绝对值”不合格。

3 机理分析

3.1 陀螺电源工作原理

陀螺电源是导引头舱组成部分之一，用于将+27V 直流电源转换为三相交流电源，驱动三自由度陀螺电机运转。导引头测试时，由设备送给导引头舱+27V 直流电源加温电，经二次电源转换，为陀螺电源提供+27V 工作电压。陀螺电源原理框图如图2 所示。

图2 陀螺电源原理框图

陀螺电源主要功能组成包括电压转换模块、信号发生单元、混合集成电路、滤波放大模块四个部分。设备供给的+27V 直流电经过电压转换滤波分压后产生不共地的±13.5V 电压，为其他模块提供工作电压。信号发生单元是由运算放大器及其外围电路组成的正弦波振荡电路，能够生成一个特定频率的正弦波。混合集成电路（也称为陀螺精密三相交流电源）将信号发生单元产生的正弦波分为三相相位差为120°的交流电压，经后级滤波放大后产生线电压为36V 的三相交流电，驱动陀螺电机运转。

3.2 故障机理

对故障陀螺电源单独供+27V 电压，电压转换模块输出电压实际测量值为+7.7V 和－19.2V（正常值应该为+13.5V 和－13.5V），经分析排查，因作为负载的混合集成电路故障使电压转换模块输出电压异常，造成陀螺电源无三相电输出。

对该故障混合集成电路拆壳分析，使用10 倍显微镜观察，确定故障原因为内部氧化铍基片断裂导致表面印刷（－13.5V 电源）导体断路，B 相、C 相无－13.5V 输入电源，最终导致该混合集成电路B、C相无输出信号。另外，由于受当时工艺水平所限，大面积氧化铍基片难以保证100%合格，因此少量氧化铍基片存在细微裂纹，经过高贮、温循等筛选试验后，基片与外壳焊接面间的空洞残留气体热胀冷缩产生的应力使基片裂纹不断扩大，最终导致基片断裂。