某型跟蹤平臺控制組件測試設(shè)備研制及典型故障分析

郭曉華 秦燕鴿 張海偉

摘要：某引進型空空導彈是部隊主要裝備之一，控制組件作為該型導彈導引頭跟蹤平臺的重要組成部分，故障率較高。由于不具備該組件的深修能力，制約了該型導彈導引頭艙的修理進度。為解決此技術(shù)瓶頸，對組件進行電路測繪，分析電路原理，弄清工作過程，確定測試項目及技術(shù)指標，完成測試設(shè)備研制。通過對故障件的測試、故障定位及修理，驗證了測試項目及技術(shù)指標準確、可靠，能夠定位到故障元器件，指導現(xiàn)場修理。

關(guān)鍵詞：紅外導引頭；控制組件；故障分析

Keywords：infrared seeker；control assembly；fault analysis

某型俄制紅外導引頭空空導彈是世界先進的近距格斗空空導彈，其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能遠高于美國近距格斗空空導彈“響尾蛇”AIM-9L/M[1]。跟蹤平臺控制組件是該型紅外導引頭跟蹤回路的重要組成部分，主要用于將極坐標轉(zhuǎn)換為直角坐標，形成控制框架電機轉(zhuǎn)動的驅(qū)動信號。

1 原理分析

跟蹤平臺控制組件由2塊電路板組成，對2塊電路板進行電路測繪、電路原理分析，得到該組件工作原理框圖，如圖1所示。跟蹤平臺控制組件主要實現(xiàn)以下功能：

1）將位置線包產(chǎn)生的陀螺位置極坐標信號轉(zhuǎn)換為直角坐標信號；

2）兩路直角坐標信號經(jīng)過處理后，輸入到CP信號形成電路和功放電路，驅(qū)動兩個電機旋轉(zhuǎn)，消除陀螺轉(zhuǎn)子軸與定子軸誤差，配合完成角度回路閉環(huán)，實現(xiàn)對目標的持續(xù)跟蹤。

2 測試設(shè)備研制

根據(jù)跟蹤平臺控制組件電路板原理分析，確定測試項目與參數(shù)指標。根據(jù)測試所涉及的激勵信號和響應(yīng)信號選擇搭建測試設(shè)備，如圖2所示。其中，電源提供跟蹤平臺控制組件工作所需的±12V、±20V直流電源和其他直流信號；信號發(fā)生器提供方波信號（基準信號1和2）、極坐標信號；模擬負載電阻模擬電機；示波器顯示輸出信號；控制及轉(zhuǎn)接單元實現(xiàn)對激勵信號、響應(yīng)信號的控制以及被測產(chǎn)品和測試設(shè)備的通信。

3 修理文件編寫

編寫該組件修理技術(shù)條件，規(guī)定測試項目、技術(shù)指標和測試方法；編寫該組件修理工藝文件，規(guī)定故障檢查、分解、裝配、測試、高低溫試驗等內(nèi)容以及適用于該組件的修理和檢驗內(nèi)容。

4 典型故障分析

選擇現(xiàn)場三個典型故障跟蹤平臺控制組件進行試修，三個故障件分別命名為A、B、C，對應(yīng)導引頭測試的故障現(xiàn)象分別為：A產(chǎn)品加КЦУ，紅外信號丟失；B產(chǎn)品最大跟蹤角速度不合格；C產(chǎn)品的±20V電流超差。按照該組件修理工藝文件，分別對三個故障件進行測試、故障定位和修理。

4.1 A產(chǎn)品的修理

1）故障現(xiàn)象：常溫測試，圖3中9′腳輸出0電平。

2）故障影響：圖1中D觸發(fā)器不工作，導引頭無法控制電機轉(zhuǎn)動，造成跟蹤目標丟失。

3）排故過程：CP充電電壓是由陀螺旋轉(zhuǎn)板33腳來的+12V或零電位與基準信號形成的四脈沖經(jīng)與非門2D3A而得到。當10/37腳輸入0V，2D3A∶2和2D3A∶3腳的輸出波形如圖3中所示，但實際測試得到2D3A∶3腳輸出0V，證明元器件2D3A已損壞。更換元器件2D3A后對產(chǎn)品進行測試，檢測2D3A∶3腳輸出波形正常，故障排除。

4）故障原因：與非門2D3損壞。

4.2 B產(chǎn)品的修理

1）故障現(xiàn)象：常溫測試，圖3中 10′腳輸出的鋸齒波信號時有時無。

2）故障影響：引起CP信號時有時無，當導引頭進行最大跟蹤角速度測試時，測試不合格。

3）排故過程：通過分析電路圖進行逐級排查，或非門2D4A的2腳和4腳輸入波形不穩(wěn)定，時有時無；而與2D4A的2腳和4腳相連的2D1A∶3和2D3D∶11輸出波形正常、穩(wěn)定。用萬用表測相連兩點通斷，發(fā)現(xiàn)2D4∶2管腳和2D1∶3管腳與焊盤焊接不穩(wěn)。對2D4的所有焊點重新焊接后故障消失。

4）故障原因：由于或非門2D4與2D1相連管腳虛焊，隨著產(chǎn)品使用環(huán)境變化及時間推移，接觸表面逐步氧化，最終造成接觸點時通時斷，造成圖3中10′腳輸出時有時無[2，3]。

4.3 C產(chǎn)品的修理

1）故障一

常溫測試，到電機的117腳輸出為0V，無信號輸出。電路圖如圖4所示。該故障無法控制位標器Ⅱ通道電機轉(zhuǎn)動，同時檢測供電±20V電流超差。排故過程如下：

a. 測量顯示1D1A∶3和1D1B∶4輸出波形正常；

b. 當1D1A∶3輸出低電平時，1R5一端（圖4中A點）測量值為7V左右（正常值為12V），說明開關(guān)1S2D觸點隨使用時間增加，氧化層變厚，接觸電阻變大[4]，開關(guān)1S2D故障；

c. 三極管1V10的基極和發(fā)射極均有電壓輸出，而集電極電壓為0V，說明三極管1V10故障[5]；

d. 更換開關(guān)1S2D和三極管1V10后，故障消失。

故障原因為：常溫測試時，由于模擬開關(guān)1S2和三極管1V10故障，造成117腳沒有輸出信號。

2）故障二

低溫測試顯示117腳輸出波形幅值比常溫測試值下降5V。導致低溫工作狀態(tài)下，無法精確控制Ⅱ通道電機轉(zhuǎn)動。

測量發(fā)現(xiàn)三極管1V6的集電極輸出波形幅值電壓比正常電壓小1.5V左右；三極管1V9的發(fā)射極輸出波形幅值電壓比正常電壓小1.5V左右。由此判斷三極管1V6、1V9性能下降。更換新的備件后，對該組件重新進行溫度測試，組件溫度測試性能合格。

故障原因為：低溫測試時，因三極管1V6、1V9性能下降，消耗電流增加，造成117腳輸出方波幅值過低。

5 結(jié)論

將經(jīng)過試修的三件跟蹤平臺控制組件裝配到導引頭艙上進行整艙測試，導引頭艙測試均合格，原艙段故障消失，證明測試項目及技術(shù)指標準確、可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)故障電路元器件級定位，可指導現(xiàn)場修理，保證以該組件具備深度修理能力。該項目的完成加深了對產(chǎn)品的認識，節(jié)約了修理成本。

參考文獻

[1]呂潔，羅勇，卿松，等.紅外制導技術(shù)在空空導彈中的應(yīng)用分析[J].兵器裝備工程學報，2017（12）：70-74.

[2]羅石芳.電子元器件產(chǎn)生虛焊的原因及對策[J].科技風，2013，6（上）：33-36.

[3]李春來.電子產(chǎn)品“虛焊”原因分析及控制方法[J].信息技術(shù)，2010（10）：119-121.

[4]張海泉.電器開關(guān)觸點間的接觸電阻研究[J].河南教育學院學報（自然科學版）2008（6）：26-28.

[5]童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.