某型固體火箭發(fā)動機未點火故障分析

王懷華 鐘向征

摘要：針對某型裝備固體火箭發(fā)動機發(fā)射后未點火故障，分析了裝備的工作時序和固體火箭發(fā)動機的工作原理，確定了未點火的故障樹，通過跟蹤排查逐一確認，找到了故障產生的可能原因。

關鍵詞：固體火箭發(fā)動機;未點火;故障樹

某型裝備固體火箭發(fā)動機為該裝備的動力部件，用來為裝備飛行提供必需的推力，保證裝備要達到的飛行距離。該型發(fā)動機為自由裝填式，由頭部點火系統、發(fā)動機殼體、藥柱、尾噴管等組成。某型裝備發(fā)射離機后出現該型固體火箭發(fā)動機未點火現象。

1 裝備工作時序

1）加溫：載機發(fā)出對電池加溫信號。

2）接通：導引頭軸鎖定在彈軸方向，裝備準備好（供電正常、裝備導引頭軸鎖定、陀螺轉速穩(wěn)定等），可以接收目標信號。

3）目標：過轉彎點后，飛機導航系統向裝備發(fā)出“目標”命令，同時領航員得到進入目標區(qū)提示，可以尋找目標。

4）聯接：“目標”命令后，領航員接收到導引頭傳來的目標信息，操縱摸球在顯示器上用十字線壓住目標，并按下“聯接”按鈕。

5）截獲：“聯接”后，導引頭對自身截獲目標的可靠性進行檢查。即導引頭給自身一個偏差信號，使導引頭偏離目標，然后看能否跟蹤回來，如果還能繼續(xù)跟蹤上目標，則產生“截獲”命令;如果不能繼續(xù)跟蹤目標，則無“截獲”命令。目標與背景的對比度越明顯，越容易截獲目標（如果有偽裝就不易截獲），導引頭的分辨率比人眼高，人可分辨的目標一般均可攻擊。

6）投放：“截獲”后，如果其他條件滿足（即在發(fā)射區(qū)），顯示可以發(fā)射。

7）準備：按“發(fā)射”按鈕后，電池、燃氣發(fā)生器工作，舵面歸零，形成“準備”命令給飛機，飛機彈射裝備。

8）脫離：裝備彈射，脫離保險銷拔掉，解除引信系統一級保險，裝備彈射后，點燃發(fā)動機。

9）接通控制：脫離（或發(fā)動機點火）后，裝備到達安全距離，接通控制系統。

10）解除保險：脫離后一定時間，固體火箭發(fā)動機上的燃氣壓力開關工作，解除引信系統二級保險。

11）發(fā)動機工作結束：脫離后一定時間，發(fā)動機工作結束（主動段結束）。

12）與目標相遇：與目標相遇，解除引信系統三級保險，引信（保險執(zhí)行機構）工作，起爆戰(zhàn)斗部。

2 固體火箭發(fā)動機工作原理

圖1、圖2分別為發(fā)動機點火指令信號流程圖和發(fā)動機點火系統相關部件連接圖。從圖中可以看出，該型固體火箭發(fā)動機點火系統由發(fā)動機點火保護部件、發(fā)動機電點火管1、電點火管2和保險銷M2等部件組成，這些部件都位于發(fā)動機艙前端小隔艙內。貯存、運輸時，艙體外蓋有保險銷保護蓋;艙體側面11號艙口蓋有三個紅色保護蓋，分別對應保險執(zhí)行機構的連接插頭和兩個發(fā)動機電點火管的連接插頭保護帽。戰(zhàn)斗狀態(tài)時，需取下保護帽，并進行相應插頭的可靠連接。

在戰(zhàn)斗狀態(tài)下，飛行員按發(fā)射按鈕后，裝備上的電瓶開始工作，通過裝備自動組合裝置中繼電器的轉換，27.O±2.7V直流電壓Vcc加到保險銷M2底部的Ⅲ40插頭上。

在保險銷被拉出后，27.0±2.7V直流電壓Vcc通過插座Ⅲ20加到了發(fā)動機保護部件上。與此同時，通過Ⅲ11插頭將直流電壓Vcc送至自動駕駛儀作為分離指令信號。

發(fā)動機保護部件由兩個繼電器和四個電阻組成。兩個繼電器在接收到27.0±2.7V直流電壓信號后吸合，同時27.O±2.7V直流電壓通過兩個4孔插座Ⅲ21、Ⅲ22分別加到兩個電點火管上，在電流作用下，兩個電點火管工作，電點火管工作后產生的火焰點燃固體火箭發(fā)動機點火藥盒，點火藥盒工作后，產生的高溫高壓燃氣點燃固體火箭發(fā)動機裝藥。裝藥在燃燒室內燃燒形成高壓產物，經尾噴管形成超音速氣流，使裝備獲得必需的速度。

3 問題分析

針對裝備發(fā)射后未點火故障，按故障樹分析方法，以“裝備發(fā)射離機后固體火箭發(fā)動機未點火”為頂事件建立故障樹，如圖3所示。

以下對各種可能的故障分支和底事件逐項進行分析。

3.1 供電系統異常

1）電瓶故障

根據已知的故障信息，結合裝備工作時序分析，在裝備的發(fā)射過程中，由于裝備已經形成了“準備”信號返回載機，說明電瓶正常工作，這一故障可以排除。

2）自動裝置組合故障

裝備自動裝置組合由11個繼電器、4個二極管、3個電阻、2個電容、1個熔斷器、5個接插件及電纜等組成。該模塊的主要作用是根據飛行員的控制指令，通過繼電器組合進行邏輯控制，完成供電和配電電路的連接，選擇相應指令、信號輸入輸出通路，實現與飛行員指令對應的裝備導引和控制模式。

自動裝置組合中的繼電器Pl0吸合的作用是在裝備脫離載機、保險銷M2被拉出后，切斷彈載電池，激活電路和燃氣發(fā)生器點火電路，接通發(fā)動機點火電路。

若自動裝置組合中的繼電器Pl0出現故障，則發(fā)動機點火電路不能接通。裝備上機前，對裝備自動裝置組合進行了地面檢測修理，檢測結果均合格，故自動裝置組合出現故障的概率較小，基本可以排除。

3.2 連接電纜故障

點火信號通過彈上連接電纜進行傳輸，若連接電纜故障則發(fā)動機點火電路不能接通。裝備上機前，對彈上各電纜均進行了地面檢測修理，檢測結果均合格，故可排除連接電纜故障。

3.3 點火系統異常

1）保險銷M2故障

保險銷M2是發(fā)動機點火裝置的重要組成部分，其結構如圖4所示。

保險銷M2的工作原理：拉索與載機上的彈射式發(fā)射裝置的導向機構連接，當拉索受力時將機構分離。

保險銷M2由法蘭盤以4個螺栓固定在裝備上。當機構分離時，針桿使小球解脫，下落機構的端面將小球推到中央，從而下落機構自身得以解脫。彈簧使下落機構落到絕緣子的底部不能再動，從而下落機構的觸點與帶觸點的絕緣子接觸，絕緣子上的觸點通過其內部導體與保險銷底部的插頭相連。最終，導致保險銷M2內部常開觸點閉合。

保險銷M2的底部是一個五針腳的插頭，與其相連的電纜插座是五孔的Ⅲ40，同時Ⅲ40又通過電纜與七針插頭Ⅲ11、四孔插座Ⅲ20相連。

若拉索拉出后，保險銷M2未可靠工作，內部常開觸點未閉合，則導致裝備自動裝置組合傳送過來的Vcc直流電壓信號不能加載到發(fā)動機點火電路上。裝備上機前，對保險銷M2的外觀和靜態(tài)性能參數進行了檢查測試，均符合技術指標要求。保險銷為一次性使用部件，拉索被拉出后無法復原，故其動態(tài)性能參數無法檢測。就存在一種可能：裝備發(fā)射后保險銷M2相應觸點不能可靠接通，導致電信號不能傳輸到發(fā)動機點火系統。因此，不能排除保險銷M2故障。

2）點火保護部件故障

發(fā)動機點火保護部件由兩個繼電器Pl、P2和4個電阻組成。

點火保護部件的工作原理：繼電器Pl、P2接收到27.0±2.7V直流電壓信號后吸合，同時，27.0±2.7V直流電壓通過兩個四孔插座Ⅲ21、Ⅲ22分別加到兩個電點火管上。

點火保護部件的保護功能：裝備在處于儲存或測試狀態(tài)時，保險銷未拔掉，其內部帶有觸點的絕緣子不會落下，發(fā)動機保護部件中的繼電器Pl和P2不會吸合，27.O±2.7V直流電壓就不會加到兩個電點火管上，而且在偶然的電磁感應下，Pl、P2控制端產生的瞬間電壓電流在電壓大小、電流大小和持續(xù)時間上難以滿足吸合條件，所以不會誤動作讓這個感應電壓傳至電點火管從而導致偶然點火。因此，采用保險銷阻斷27.O±2.7V直流電壓通路以及Pl、P2不會被誤觸發(fā)這兩種機制來避免偶然點火。

裝備上機前，對點火保護部件進行了地面檢測修理，檢測結果均合格。發(fā)動機點火保護部件出現故障的概率較小，基本可以排除。

3）電點火管故障

該型裝備固體火箭發(fā)動機采取雙電點火管同時點火。裝備上機前，對兩個電點火管的橋絲阻值和絕緣阻值進行了檢測，其電性能參數無故障;對兩個電點火管輸出端進行了外觀檢查，未見異常。

由于該型裝備發(fā)動機點火系統采用冗余設計、雙點火系統，兩個電點火管同時產生故障的可能性微乎其微，故可排除電點火管故障。

3.4 電點火管連接異常

發(fā)動機點火系統在貯存和運輸中處于保護斷開狀態(tài);在戰(zhàn)斗狀態(tài)，必須從裝備的11號艙口將點火保護部件的兩個輸出插頭與兩個發(fā)動機電點火管可靠連接。若出現連接不可靠現象，則會影響發(fā)動機點火。因此，不能排除點火保護部件兩個輸出插頭與對應的兩個發(fā)動機電點火管連接不可靠故障。

3.5 發(fā)動機本體異常

1）發(fā)動機點火藥盒故障

裝備發(fā)動機點火藥盒是發(fā)動機點火的二次能源傳遞部件，若該部件出現故障，發(fā)動機裝藥將不能被點燃。

點火藥盒為不可測的火工部件，內部為黑火藥顆粒，若固體火箭發(fā)動機密封不好，受潮后容易引起黑火藥失效，從而使固體火箭發(fā)動機瞎火。因此，不能排除火工部件受潮或制造時的固有缺陷。

2）發(fā)動機裝藥故障

某型固體火箭發(fā)動機裝藥為雙基固體推進劑，有良好的安定性，使用性能可靠，經過相關地面試驗，從未出現過瞎火現象，且裝備上機前對其進行了外觀檢查及探傷檢查，可排除該部件的故障。

4 結論

從上述分析可知，導致該裝備發(fā)射離機后固體火箭發(fā)動機未點火的可能原因有：

1）保險銷M2及點火藥盒故障。

2）保險銷M2的拉索在裝備彈射后，未與保險銷可靠分離。

3）發(fā)動機保護部件輸出插頭與電點火管連接不可靠故障。