某型航空自導(dǎo)深彈舵機(jī)技術(shù)狀態(tài)評(píng)估試驗(yàn)研究

楊?yuàn)檴?/p>

(中國(guó)人民解放軍第4328工廠軍械光電車(chē)間，山西 長(zhǎng)治 046011)

0 引言

某型航空自導(dǎo)深彈(以下簡(jiǎn)稱(chēng)深彈)是我海軍裝備的一型主要反潛作戰(zhàn)武器，由反潛固定翼飛機(jī)或反潛直升機(jī)空投入水，入水后自動(dòng)搜索和攻擊目標(biāo)。該型深彈自裝備部隊(duì)后，已經(jīng)過(guò)兩次延壽，目前再次面臨到壽問(wèn)題。為確認(rèn)深彈當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)以及是否具有延壽價(jià)值，需對(duì)其進(jìn)行全面的技術(shù)狀態(tài)評(píng)估。

本文針對(duì)該型深彈的舵機(jī)，在充分摸透其組成結(jié)構(gòu)、電氣原理和工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，研制了專(zhuān)用試驗(yàn)設(shè)備，利用專(zhuān)用設(shè)備和相關(guān)通用測(cè)試儀器，對(duì)舵機(jī)進(jìn)行了技術(shù)狀態(tài)評(píng)估試驗(yàn)研究。通過(guò)試驗(yàn)，確定了其目前的技術(shù)狀態(tài)，為深彈延壽提供了重要的技術(shù)依據(jù)。

1 舵機(jī)的功能、組成及工作原理

1.1 舵機(jī)功能

舵機(jī)是深彈自導(dǎo)系統(tǒng)的一部分，主要在電子艙的指令信號(hào)下，通過(guò)舵面的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)深彈運(yùn)動(dòng)方向的控制。

1.2 舵機(jī)組成

舵機(jī)(圖1)由電磁系統(tǒng)、四個(gè)舵和火藥加熱元件組成。機(jī)構(gòu)上彼此不相連的四個(gè)舵緊緊地同電磁系統(tǒng)的電樞連接在一起，并懸掛在軸上，這種結(jié)構(gòu)可靠性高。

圖1 舵機(jī)實(shí)物照片

1.3 舵機(jī)工作原理

舵機(jī)從目標(biāo)上返回的信號(hào)被接收換能器接收、放大、識(shí)別、消除噪聲干擾、交混回響干擾、從海底和相鄰水下彈返回的信號(hào)，以指令的形式傳輸?shù)蕉鏅C(jī)上來(lái)操舵，并使深彈朝向目標(biāo)。對(duì)測(cè)量出的相對(duì)于水下彈軸的探測(cè)角度和信號(hào)的相位關(guān)系進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果，使用彈道修正系統(tǒng)來(lái)控制舵機(jī)改變深彈運(yùn)動(dòng)方向。

在彈道修正系統(tǒng)當(dāng)前工作周期發(fā)送阻塞脈沖時(shí)和下一個(gè)工作周期時(shí)從目標(biāo)上返回的探測(cè)脈沖來(lái)臨之前，舵機(jī)上的電磁鐵處于接通狀態(tài)。如果沒(méi)有目標(biāo)或已接收的信號(hào)之間的相位差小于閥值，則舵機(jī)的電磁鐵被斷電，舵處于中間位置。舵機(jī)工作原理圖如圖2。

圖2是舵機(jī)工作原理圖。

圖2 舵機(jī)工作原理圖

2 舵機(jī)技術(shù)狀態(tài)評(píng)估試驗(yàn)過(guò)程

2.1 評(píng)估流程

在長(zhǎng)期貯存過(guò)程中，舵機(jī)內(nèi)的器件參數(shù)會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，直接或間接引起電子設(shè)備老化和指標(biāo)退化，從而影響深彈的正常工作。其主要失效模式為：電容絕緣電阻超差、焊點(diǎn)失效或?qū)Ь€短路等。本次技術(shù)狀態(tài)評(píng)估試驗(yàn)的舵機(jī)共4個(gè)，工作流程如圖3所示。

圖3 舵機(jī)技術(shù)狀態(tài)評(píng)估流程圖

2.2 環(huán)境試驗(yàn)前初始技術(shù)狀態(tài)檢查

2.2.1 外觀檢查

對(duì)舵機(jī)進(jìn)行外觀檢查，產(chǎn)品表面光潔，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有銹蝕、裂紋及變形等機(jī)械損傷；產(chǎn)品漆層顏色均勻，無(wú)擦傷、剝落現(xiàn)象；文字、標(biāo)識(shí)清晰明確，連接器緊固螺釘固定牢靠、無(wú)松動(dòng)；連接器芯針排列整齊，插針光滑，無(wú)銹蝕、彎針、缺損，插孔無(wú)堵塞；連接電纜無(wú)折斷、破損、老化現(xiàn)象。

2.2.2 線圈電阻測(cè)試

1) 測(cè)試所用設(shè)備、儀器

試驗(yàn)設(shè)備、儀器的型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量如表1所示。

表1 試驗(yàn)設(shè)備、儀器

2) 測(cè)試方法、步驟

a) 將萬(wàn)用表打到電阻檔位；

b) 將電阻檔的正接線端接舵機(jī)插頭的公共腳，負(fù)接線端依次接舵機(jī)插頭上與四個(gè)舵機(jī)相對(duì)應(yīng)的腳；

c) 依次讀取四個(gè)舵機(jī)的線圈電阻值(如圖4所示)；

d) 記錄結(jié)果。

圖4 線圈電阻測(cè)試

2.2.3 消耗電流及打舵方式測(cè)試

1) 測(cè)試所用設(shè)備、儀器

測(cè)試所用設(shè)備、儀器的型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)所用設(shè)備、儀器

2) 測(cè)試方法、步驟

a) 將舵機(jī)插座的公共腳與“直流電源”正極連接；

b) 打開(kāi)“直流電源”開(kāi)關(guān)，將直流電源的輸出調(diào)至28 V；

c) 將“直流電源”的顯示調(diào)至電流檔；

d) 將舵機(jī)插座與四個(gè)舵機(jī)相對(duì)應(yīng)的腳依次與“直流電源”負(fù)極連接；

e) 檢查并記錄與四個(gè)舵機(jī)相對(duì)應(yīng)的腳分別與“直流電源”負(fù)極連接，舵機(jī)工作時(shí)的最大消耗電流及打舵方式；

f) 將四個(gè)舵片分別帶載50 g(用魚(yú)線通過(guò)舵片上的小孔掛載一個(gè)50 g砝碼)，重復(fù)e)步驟，記錄其耗電電流值是否有改變；

g) 記錄結(jié)果并關(guān)閉“直流電源”開(kāi)關(guān)。

圖5 消耗電流測(cè)試

2.2.4 力矩測(cè)試

1) 測(cè)試所用設(shè)備、儀器

測(cè)試所用設(shè)備、儀器的型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)所用設(shè)備、儀器

2) 不同舵片測(cè)試時(shí)與電源連接方式

分別將四個(gè)舵機(jī)與舵機(jī)插座相對(duì)應(yīng)的引腳同電源負(fù)極相連。

3) 舵片與力矩工裝的連接

a) 將力矩工裝固定在舵機(jī)上方，如圖6所示。

b) 魚(yú)線穿過(guò)舵片上的小孔將舵片與承重籃相連接。

4) 釋放力矩測(cè)試方法

a) 按圖6將工藝裝備與1軸舵片連接；

b) 將舵機(jī)插座的公共腳與“直流電源”正極連接，將與舵機(jī)Ⅰ相對(duì)應(yīng)的引腳與“直流電源”負(fù)極連接；

c) 打開(kāi)“直流電源”開(kāi)關(guān)，將直流電源的輸出調(diào)至28 V，控制1軸舵片吸合；

d) 從不加砝碼開(kāi)始以1 kg為單位逐步增加砝碼質(zhì)量，直到舵機(jī)舵片松開(kāi)時(shí)停止增加砝碼，然后將砝碼質(zhì)量恢復(fù)至舵片松開(kāi)前的最后一次砝碼質(zhì)量；

e) 以0.01 kg為單位逐步增加砝碼質(zhì)量，直到舵片松開(kāi)時(shí)停止增加砝碼，根據(jù)此時(shí)砝碼質(zhì)量計(jì)算舵機(jī)釋放力矩；

f) 按同樣方法，測(cè)試并記錄其余三個(gè)舵機(jī)的釋放力矩；

g) 記錄結(jié)果并關(guān)閉“直流電源”開(kāi)關(guān)。

圖6 力矩測(cè)試連接圖

注：力矩與法碼質(zhì)量的計(jì)算公式為：

M=m×D×g

.

(1)

其中：M—力矩(N·m)；

m—砝碼質(zhì)量(kg)；

D—法碼垂線與舵軸的初始距離(m)，此處D=0.23 m；

g—重力加速度(N/kg)。

5) 吸合力矩測(cè)試方法

a) 按圖6將工藝裝備與1軸舵片連接；

b) 將舵機(jī)插座的公共腳與“直流電源”正極連接，將與舵機(jī)Ⅰ相對(duì)應(yīng)的引腳與“直流電源”負(fù)極連接；

c) 從不加砝碼開(kāi)始以0.1 kg為單位逐步增加砝碼質(zhì)量，增加一次砝碼質(zhì)量、打開(kāi)舵機(jī)供電“直流電源”開(kāi)關(guān)一次(打開(kāi)直流電源時(shí)，要確保舵片處于正中位置)，測(cè)試舵機(jī)在此砝碼質(zhì)量條件下，能否控制舵片吸合，測(cè)試完畢后關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)；

d) 重復(fù)b)項(xiàng)步驟，直到舵片在砝碼達(dá)到某一質(zhì)量時(shí)無(wú)法吸合；

e) 將砝碼質(zhì)量恢復(fù)至最后一次能使舵片吸合的質(zhì)量后，以0.01 kg為單位逐步增加砝碼質(zhì)量，重復(fù)第b)項(xiàng)步驟，直到啟動(dòng)電源后舵片無(wú)法吸合時(shí)，停止增加砝碼，根據(jù)此時(shí)砝碼質(zhì)量計(jì)算并記錄舵機(jī)吸合力矩；

f) 按同樣方法，測(cè)試并記錄其余三個(gè)舵機(jī)的吸合力矩；

g) 記錄結(jié)果并關(guān)閉“直流電源”開(kāi)關(guān)。

2.3 環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)條件確定

沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)試驗(yàn)分別按照《GJB 150.18A-2009 軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第18部分：沖擊試驗(yàn)》和《GJB 150.16A-2009 軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第16部分：振動(dòng)試驗(yàn)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定確定試驗(yàn)條件。沖擊幅值依據(jù)深彈空投開(kāi)傘后，其穩(wěn)定落速及入水阻力負(fù)加速度確定，其隨機(jī)振動(dòng)條件取自某直升機(jī)載彈藥環(huán)境試驗(yàn)條件。

2.3.2 試驗(yàn)所用設(shè)備、儀器

環(huán)境試驗(yàn)所用設(shè)備、儀器如表4所列。

表4 環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)所用設(shè)備、儀器

3 環(huán)境試驗(yàn)后最終技術(shù)狀態(tài)檢查

產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)完畢后，對(duì)其外觀和性能進(jìn)行檢查，試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)所需設(shè)備儀器、試驗(yàn)方法同第3.2條規(guī)定。

4 舵機(jī)技術(shù)狀態(tài)評(píng)估試驗(yàn)結(jié)論

同一批次產(chǎn)品在一次延壽、二次延壽及本次技術(shù)狀態(tài)評(píng)估時(shí)的外觀無(wú)明顯變化；線圈電阻值、消耗電流值均穩(wěn)定；打舵方式無(wú)變化；釋放力矩值、吸合力矩值穩(wěn)定。

不同批次產(chǎn)品在外觀、線圈電阻、消耗電流、打舵方式、扭轉(zhuǎn)力矩方面都無(wú)明顯變化。

試驗(yàn)的舵機(jī)，均正常工作，說(shuō)明產(chǎn)品經(jīng)長(zhǎng)期貯存及值班使用后，性能未發(fā)生變化，技術(shù)狀態(tài)依然穩(wěn)定，具備延壽潛力。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)某型深彈舵機(jī)的技術(shù)狀態(tài)評(píng)估試驗(yàn)研究相關(guān)工作，確定了其目前的技術(shù)狀態(tài)，通過(guò)試驗(yàn)，得出產(chǎn)品經(jīng)長(zhǎng)期貯存及值班使用后，技術(shù)狀態(tài)依然穩(wěn)定，具備延壽潛力。為深彈延壽提供了重要的技術(shù)依據(jù)。

[1] 孫明太,等.某型航空自導(dǎo)深彈彈道修正的反潛航空自導(dǎo)深彈的技術(shù)和使用說(shuō)明書(shū)[Z].海軍航空工程學(xué)院，2006.

[2] 趙劍鋒，郝彥斌，李會(huì)格.深水炸彈-水面艦艇的貼身武器[J].當(dāng)代海軍,2006(3)：60.

[3] 陳開(kāi)權(quán).俄羅斯新型的某型航空自導(dǎo)深彈[J].水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù)，2005(3)：62.

[4] 石秀華.水中兵器概論(魚(yú)雷部分)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1995.