某型加速度計裝配技術(shù)問題研究及對策

■ 張永軍 王雅泉 白 光

某型加速度計裝配技術(shù)問題研究及對策

■ 張永軍 王雅泉 白 光

通過對某型加速度計裝配過程各環(huán)節(jié)分析研究，找出了影響加速度計失準(zhǔn)角超差的因素，有針對性地提出解決措施，并經(jīng)批量生產(chǎn)驗證，切實提高了加速度計生產(chǎn)合格率，取得了較大的軍事和經(jīng)濟效益。

引言

某型加速度計是某型導(dǎo)彈飛行控制艙配套使用的核心慣性測量組件，安裝在導(dǎo)彈相互垂直的空間三維方向上，通過敏感相應(yīng)方向的加速度，輸出與輸入加速度成比例的電信號，為控制系統(tǒng)提供準(zhǔn)確加速度數(shù)據(jù)，與陀螺共同為導(dǎo)彈提供飛行姿態(tài)控制信號，對導(dǎo)彈命中精度起決定性作用。其主要技術(shù)指標(biāo)有偏值K0、標(biāo)度因數(shù)K1、失準(zhǔn)角、分辨率、閾值和輸入量程等。該型加速度計由俄制樣機仿制，2005年定型生產(chǎn)以來，生產(chǎn)合格率（裝配投入產(chǎn)出比）一直很低（40%左右），且有較大波動，造成一定的生產(chǎn)浪費，無法滿足批量生產(chǎn)和整機使用需求，嚴(yán)重制約了裝備建設(shè)進(jìn)度。因此，對其裝配技術(shù)問題研究和解決破在眉睫，對加快裝備建設(shè)具有重要意義。

1.加速度計結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1加速度計結(jié)構(gòu)

加速度計主要由殼體、力矩器組件、傳感器組件、伺服電路、底座等組成。力矩器組件由一根PtAg合金懸絲焊接在底座上，與殼體一起固定在導(dǎo)彈飛行控制艙的三個軸向上。

1.2加速度計工作原理

加速度計的工作原理是：加速度計擺組件敏感垂直于擺框架平面的線加速度，當(dāng)殼體沿擺平面垂直軸（輸入軸）以加速度（a）運動時，擺組件繞懸絲軸（輸出軸）相對旋轉(zhuǎn)，使擺組件繞懸絲軸相對殼體產(chǎn)生轉(zhuǎn)角（θ），由渦流傳感器檢測并輸出與擺轉(zhuǎn)角成比例的電壓信號，此信號經(jīng)伺服電路放大，輸出一成比例的直流電流（Ⅰ）至擺組件的力矩線圈上，產(chǎn)生反作用力矩Mf（再平衡力矩）反饋到擺上。這時，擺組件的慣性力矩精確地被再平衡力矩Mf所平衡，施加到力矩器繞組上的電流與輸入加速度的大小成比例，該電流的大小即是所承受的加速度大小的量值。

2.加速度計裝配技術(shù)問題分析

該型加速度計自定型以來，生產(chǎn)合格率低，一直是該型裝備順利交付使用的瓶頸，以2011年生產(chǎn)交付情況為例，經(jīng)統(tǒng)計1月—8月生產(chǎn)的1—6批合格率（裝配投入產(chǎn)出比）平均為44.3%。因此，開展加速度計裝配技術(shù)問題研究具有較高的軍事和經(jīng)濟效益。

為進(jìn)一步找到加速度計生產(chǎn)合格率低的原因，從材料供應(yīng)、元器件采購、零組件加工、裝配、試驗等各環(huán)節(jié)進(jìn)行全面系統(tǒng)排查統(tǒng)計和分析，對2011年01—06批加速度計裝配環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)懸絲柱松動、通頻帶超差、非線性K2超差、輸出異常等占不合格品的近20%，而失準(zhǔn)角超差占不合格品的81.25%，是加速度計生產(chǎn)合格率低的主要原因。從該型加速度計原理結(jié)構(gòu)分析看，對失準(zhǔn)角產(chǎn)生影響的主要因素有：

2.1懸絲柱膠接應(yīng)力：懸絲柱與帶孔懸絲柱通過膠接（高溫膠）固定至底座上，由懸絲支承擺組件。膠接過程中存在一定膠接應(yīng)力，加之后續(xù)懸絲柱上導(dǎo)線及懸絲的焊接過程也對膠接應(yīng)力產(chǎn)生影響，因此，懸絲柱的穩(wěn)定對擺組件位置穩(wěn)定性，即對加速度計性能有直接影響。在懸絲柱膠接應(yīng)力的作用下，懸絲柱相對底座精確位置的微小變化，導(dǎo)致懸絲柱與帶孔懸絲柱懸絲焊接面定位精度發(fā)生變化，最終導(dǎo)致失準(zhǔn)角的變化。

2.2懸絲張力控制：由于加速度計零組件材料的熱脹性，懸絲高溫相對常溫時張力變小變松；低溫環(huán)境下，相對常溫時懸絲張力變大變緊。高低溫下懸絲張力反復(fù)變化，誘發(fā)加計機械零位發(fā)生變化，導(dǎo)致失準(zhǔn)角超差。因此，在加速度計裝配過程中，懸絲張力不適當(dāng)必然影響失準(zhǔn)角的變化。

2.3調(diào)節(jié)軸與帶孔懸絲柱配合穩(wěn)定性：調(diào)節(jié)軸與帶孔懸絲柱的配合穩(wěn)定性直接影響擺組件在后續(xù)高低溫測試中的位置，導(dǎo)致擺組件的質(zhì)心發(fā)生變化，最終影響失準(zhǔn)角的變化。

2.4上電因素：加速度計閉環(huán)系統(tǒng)電路過渡過程上電瞬態(tài)峰值大約4V～6V左右，對其擺組件產(chǎn)生25g～40g左右的沖擊作用，在高低溫下反復(fù)多次測試上電對擺組件產(chǎn)生沖擊積累的效應(yīng)影響失準(zhǔn)角的變化。

2.5擺組件應(yīng)力釋放：加速度計擺組件生產(chǎn)裝配過程中存在一定的裝配調(diào)試應(yīng)力，擺組件殘余應(yīng)力的后期釋放及其在高低溫作用下使擺組件質(zhì)心偏離中心平面，對產(chǎn)品失準(zhǔn)角變化也會帶來影響。

3.解決加速度計裝配技術(shù)問題的措施

3.1加速度計的懸絲柱與底座間原采用膠接固定，在多種應(yīng)力作用下，各部分組件相對位置發(fā)生了微量的緩慢變化，即蠕變。因此，將懸絲柱與底座固定方式改為燒結(jié)，再組合加工懸絲柱，確保懸絲柱與帶孔懸絲柱懸絲焊接面定位精度。

3.2經(jīng)試驗分析研究，調(diào)整優(yōu)化懸絲張力值，使其與環(huán)境試驗溫度變化相適應(yīng)，增強加速度計懸絲張力穩(wěn)定性。

3.3在調(diào)節(jié)軸裝配擺組件前進(jìn)行預(yù)焊接固定，提高調(diào)節(jié)軸及懸絲的穩(wěn)定性，同時對調(diào)節(jié)軸分組，使其與帶孔懸絲柱選配間隙適當(dāng)，避免帶入過大的裝配應(yīng)力。

3.4伺服電路放大電路模塊不僅對電信號起放大作用，其校正網(wǎng)絡(luò)對幅頻相頻動態(tài)特性起決定性作用，放大器模塊分為電壓放大和功率放大兩部分，功率放大采用兩級推挽放大電路形式，電壓放大采用兩級高精度放大器。采用了積分校正環(huán)節(jié)，調(diào)整校正深度，減小通頻帶上限，增加玻璃管內(nèi)阻尼液粘度提高系統(tǒng)阻尼，將通電瞬間沖擊幅值降低。

3.5對擺組件裝配使用前，自然時效放置2個月，均化擺組件制作過程中應(yīng)力。

4.結(jié)束語

通過對加速度計裝配環(huán)節(jié)分析研究，找出了影響加速度計失準(zhǔn)角變化因素，有針對性地采取了相應(yīng)解決措施，經(jīng)后續(xù)批量生產(chǎn)驗證，加速度計生產(chǎn)合格率達(dá)到85%以上，從而保證了重點裝備生產(chǎn)交付質(zhì)量和進(jìn)度，取得了較大的軍事和經(jīng)濟效益。

1．GJB1307A 單軸擺式線加速度計測試方法[s]，2004.

2．GJB6198 空-空導(dǎo)彈用線加速度計通用規(guī)范[s]，2008.

（作者單位：空軍駐西北地區(qū)軍事代表室）