某導(dǎo)彈“發(fā)射機(jī)功率指示”參數(shù)故障分析與排除

郭曉華 付強(qiáng) 高希輝

摘要：針對(duì)某導(dǎo)彈測(cè)試“發(fā)射機(jī)功率指示”不合格故障，進(jìn)行了故障分析，建立了故障樹(shù)，確定了故障原因，最終將故障定位并解決，再次進(jìn)行導(dǎo)彈性能測(cè)試，結(jié)果表明該故障已排除。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機(jī)；速調(diào)管；故障分析

Keywords：transmitter；klystron；failure analysis

1故障描述

某導(dǎo)彈外場(chǎng)測(cè)試故障為“發(fā)射機(jī)功率指示”不合格（小于指標(biāo)要求），該導(dǎo)彈入廠測(cè)試時(shí)，故障現(xiàn)象與外場(chǎng)測(cè)試一致。

2問(wèn)題定位

此故障發(fā)生在導(dǎo)彈中末制導(dǎo)交接段，此時(shí)導(dǎo)引頭加高壓，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的微波能量經(jīng)環(huán)行器和主動(dòng)通道天線輻射出去，同時(shí)微波能量在導(dǎo)引頭艙發(fā)射機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)通過(guò)導(dǎo)引頭艙插座ZXS11引腳8輸出，由測(cè)試設(shè)備檢測(cè)是否合格。根據(jù)以上分析，造成“發(fā)射機(jī)功率指示”不合格的原因應(yīng)為導(dǎo)引頭艙故障。

單獨(dú)對(duì)導(dǎo)引頭艙進(jìn)行測(cè)試，導(dǎo)引頭艙故障為“有效輻射功率”“發(fā)射機(jī)功率指示電壓”不合格。導(dǎo)引頭艙發(fā)射機(jī)參數(shù)測(cè)試測(cè)試過(guò)程如下：

1）測(cè)試設(shè)備提供+27V“加溫”電壓，發(fā)射機(jī)速調(diào)管燈絲處于通電工作狀態(tài)；

2）兩分鐘后，由測(cè)試設(shè)備給產(chǎn)品提供“準(zhǔn)備”電壓，導(dǎo)引頭進(jìn)行自檢，正常時(shí)給出“主動(dòng)通道準(zhǔn)備好”信號(hào)。同時(shí)，無(wú)線電修正通道也進(jìn)行自檢，正常時(shí)給出“無(wú)線電修正通道準(zhǔn)備好”信號(hào)；

3）給導(dǎo)引頭“接通發(fā)射機(jī)”指令，同時(shí)測(cè)試設(shè)備給導(dǎo)引頭艙加高壓電，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的微波能量經(jīng)環(huán)行器和主動(dòng)通道天線輻射出去，通過(guò)屏蔽裝置測(cè)試發(fā)射機(jī)有效輻射功率和探測(cè)脈沖寬度。另外，微波能量經(jīng)電纜44XW1到發(fā)射機(jī)的控制信號(hào)形成器，形成的發(fā)射機(jī)功率指示電壓通過(guò)導(dǎo)引頭艙插座ZXS11引腳8輸出。

3故障樹(shù)建立及分析

為了查明該導(dǎo)彈故障原因，結(jié)合外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果和工廠導(dǎo)引頭艙測(cè)試結(jié)果，建立了“發(fā)射機(jī)參數(shù)”不合格故障樹(shù)，如圖1所示。由圖1可知，“發(fā)射機(jī)功率指示”不合格與5個(gè)底事件有關(guān)。根據(jù)故障樹(shù)對(duì)底事件進(jìn)行排查。

1）電纜44XW1故障

發(fā)射機(jī)功率指示電壓是發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的微波能量經(jīng)電纜44XW1到發(fā)射機(jī)的控制信號(hào)形成器，形成的發(fā)射機(jī)功率指示電壓通過(guò)導(dǎo)引頭艙插座ZXS11的引腳8輸出到設(shè)備進(jìn)行測(cè)量得出。若電纜44XW1故障，則發(fā)射機(jī)功率指示電壓值為零。該導(dǎo)彈和導(dǎo)引頭艙發(fā)射機(jī)功率指示電壓值測(cè)試值不為零，則表明電纜44XW1性能正常。

該底事件可以排除。

2）波導(dǎo)傳輸檢波裝置故障

更換合格的波導(dǎo)傳輸檢波裝置，該導(dǎo)引頭艙發(fā)射機(jī)有效輻射功率、發(fā)射機(jī)功率指示電壓測(cè)試依舊不合格，說(shuō)明該導(dǎo)引頭艙的波導(dǎo)傳輸檢波裝置性能正常。

該底事件可以排除。

3）主振源故障

對(duì)該導(dǎo)引頭艙發(fā)射機(jī)進(jìn)行測(cè)試，主振源輸出的測(cè)試信號(hào)、本振信號(hào)正常，說(shuō)明該導(dǎo)引頭艙主振源性能正常。

該底事件可以排除。

4）速調(diào)管故障

更換合格的速調(diào)管，該導(dǎo)引頭艙發(fā)射機(jī)有效輻射功率、發(fā)射機(jī)功率指示電壓測(cè)試合格。

該底事件不能排除。

5）控制信號(hào)形成器故障

控制信號(hào)形成器是將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的微波能量轉(zhuǎn)化為發(fā)射機(jī)功率指示電壓輸出。微波能量經(jīng)電纜44XP1到控制信號(hào)形成器，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)放大后從 35腳輸出，如圖2所示。通過(guò)改變電阻44R8*阻值，可改變發(fā)射機(jī)功率指示電壓輸出值。該發(fā)射機(jī)更換速調(diào)管后，導(dǎo)引頭艙發(fā)射機(jī)有效輻射功率、發(fā)射機(jī)功率指示電壓測(cè)試均合格，所以該導(dǎo)引頭艙控制信號(hào)形成器性能正常。

該底事件可以排除。

根據(jù)對(duì)故障樹(shù)底事件的分析和驗(yàn)證結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：導(dǎo)致導(dǎo)彈“發(fā)射機(jī)功率指示”測(cè)試不合格頂事件的5項(xiàng)底事件中，電纜44XW1故障、波導(dǎo)傳輸檢波裝置故障、主振源故障、控制信號(hào)形成器故障經(jīng)分析和驗(yàn)證后可以排除；速調(diào)管故障底事件不能排除。

由此確定導(dǎo)致該故障的原因?yàn)樗僬{(diào)管故障。

4故障機(jī)理

該導(dǎo)引頭速調(diào)管工作過(guò)程如下：當(dāng)速調(diào)管燈絲加上燈絲電壓時(shí)，燈絲預(yù)熱，加熱陰極，同時(shí)給柵極加負(fù)偏壓，并給陰極加負(fù)高壓-uk。預(yù)熱期間，盡管輸入口有信號(hào)輸入，但柵極上加的是截止負(fù)偏壓，所以沒(méi)有放大作用，此時(shí)速調(diào)管相當(dāng)于關(guān)閉狀態(tài)。預(yù)熱結(jié)束后，給柵極加調(diào)制脈沖，速調(diào)管進(jìn)入正常的放大工作狀態(tài)。當(dāng)陰極的能量積累到一定程度時(shí)，陰極開(kāi)始發(fā)射電子束；當(dāng)柵極加上正偏壓時(shí)，電子束通過(guò)柵極的網(wǎng)格到達(dá)收集極。此時(shí)，由主振源送出的射頻信號(hào)經(jīng)收發(fā)模塊送到速調(diào)管的輸入波導(dǎo)口作為輸入射頻激勵(lì)信號(hào)，在速調(diào)管內(nèi)微波與電子束進(jìn)行能量交換，以得到所需要的大功率射頻信號(hào)，從速調(diào)管的波導(dǎo)口輸出，經(jīng)波導(dǎo)傳輸檢波裝置、波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換裝置、環(huán)行器和主通道天線后向外輻射；當(dāng)柵極負(fù)偏壓到來(lái)時(shí)，電子束被柵極的網(wǎng)格擋回，微波與電子束不能進(jìn)行能量交換，射頻信號(hào)在速調(diào)管內(nèi)不能被放大，只有當(dāng)下一個(gè)脈沖周期到來(lái)時(shí)，柵極再次開(kāi)始工作，射頻信號(hào)才能被放大。

將分解下的故障速調(diào)管送生產(chǎn)廠家進(jìn)行測(cè)試及分析，結(jié)果如下：

1）該速調(diào)管離子流測(cè)試正常，表明管內(nèi)真空氣氛正常，排除陰極中毒的可能性，但管體電流偏小，發(fā)射異常；

2）加電測(cè)試時(shí)，在返回管熱絲電流已達(dá)上限、熱絲電壓已超標(biāo)的情況下，陰極發(fā)射電流依舊不合格，導(dǎo)致輸出功率偏小，不合格；

3）經(jīng)分析，上述現(xiàn)象是由于隨著速調(diào)管加電次數(shù)及工作時(shí)間的不斷增加，陰極膜層厚度逐漸變薄，變薄到一定厚度時(shí)，發(fā)射能力隨之降低。該速調(diào)管故障機(jī)理與導(dǎo)彈故障現(xiàn)象一致。

5排故措施

更換合格的速調(diào)管后，導(dǎo)引頭艙測(cè)試合格。該導(dǎo)彈對(duì)接后，測(cè)試合格。由此可以確認(rèn)速調(diào)管故障是引起該導(dǎo)彈“發(fā)射機(jī)功率指示”測(cè)試不合格的原因。

作者簡(jiǎn)介

郭曉華，工程師，主要從事空空導(dǎo)彈導(dǎo)引系統(tǒng)維修。

付強(qiáng)，工程師，主要從事空空導(dǎo)彈導(dǎo)引系統(tǒng)維修。

高希輝，工程師，主要從事空空導(dǎo)彈導(dǎo)引系統(tǒng)維修。