某型加速度計裝配技術問題研究及對策

■ 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節分析研究，找出了影響加速度計失準角超差的因素，有針對性地提出解決措施，并經批量生產驗證，切實提高了加速度計生產合格率，取得了較大的軍事和經濟效益。

引言

某型加速度計是某型導彈飛行控制艙配套使用的核心慣性測量組件，安裝在導彈相互垂直的空間三維方向上，通過敏感相應方向的加速度，輸出與輸入加速度成比例的電信號，為控制系統提供準確加速度數據，與陀螺共同為導彈提供飛行姿態控制信號，對導彈命中精度起決定性作用。其主要技術指標有偏值K0、標度因數K1、失準角、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年定型生產以來，生產合格率（裝配投入產出比）一直很低（40%左右），且有較大波動，造成一定的生產浪費，無法滿足批量生產和整機使用需求，嚴重制約了裝備建設進度。因此，對其裝配技術問題研究和解決破在眉睫，對加快裝備建設具有重要意義。

1.加速度計結構及工作原理

1.1加速度計結構

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，使擺組件繞懸絲軸相對殼體產生轉角（θ），由渦流傳感器檢測并輸出與擺轉角成比例的電壓信號，此信號經伺服電路放大，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.加速度計裝配技術問題分析

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

為進一步找到加速度計生產合格率低的原因，從材料供應、元器件采購、零組件加工、裝配、試驗等各環節進行全面系統排查統計和分析，對2011年01—06批加速度計裝配環節進行統計，發現懸絲柱松動、通頻帶超差、非線性K2超差、輸出異常等占不合格品的近20%，而失準角超差占不合格品的81.25%，是加速度計生產合格率低的主要原因。從該型加速度計原理結構分析看，對失準角產生影響的主要因素有：

2.1懸絲柱膠接應力：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力，加之后續懸絲柱上導線及懸絲的焊接過程也對膠接應力產生影響，因此，懸絲柱的穩定對擺組件位置穩定性，即對加速度計性能有直接影響。在懸絲柱膠接應力的作用下，懸絲柱相對底座精確位置的微小變化，導致懸絲柱與帶孔懸絲柱懸絲焊接面定位精度發生變化，最終導致失準角的變化。

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變化，誘發加計機械零位發生變化，導致失準角超差。因此，在加速度計裝配過程中，懸絲張力不適當必然影響失準角的變化。

2.3調節軸與帶孔懸絲柱配合穩定性：調節軸與帶孔懸絲柱的配合穩定性直接影響擺組件在后續高低溫測試中的位置，導致擺組件的質心發生變化，最終影響失準角的變化。

2.4上電因素：加速度計閉環系統電路過渡過程上電瞬態峰值大約4V～6V左右，對其擺組件產生25g～40g左右的沖擊作用，在高低溫下反復多次測試上電對擺組件產生沖擊積累的效應影響失準角的變化。

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

3.解決加速度計裝配技術問題的措施

3.1加速度計的懸絲柱與底座間原采用膠接固定，在多種應力作用下，各部分組件相對位置發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，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經試驗分析研究，調整優化懸絲張力值，使其與環境試驗溫度變化相適應，增強加速度計懸絲張力穩定性。

3.3在調節軸裝配擺組件前進行預焊接固定，提高調節軸及懸絲的穩定性，同時對調節軸分組，使其與帶孔懸絲柱選配間隙適當，避免帶入過大的裝配應力。

3.4伺服電路放大電路模塊不僅對電信號起放大作用，其校正網絡對幅頻相頻動態特性起決定性作用，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。采用了積分校正環節，調整校正深度，減小通頻帶上限，增加玻璃管內阻尼液粘度提高系統阻尼，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力。

4.結束語

通過對加速度計裝配環節分析研究，找出了影響加速度計失準角變化因素，有針對性地采取了相應解決措施，經后續批量生產驗證，加速度計生產合格率達到85%以上，從而保證了重點裝備生產交付質量和進度，取得了較大的軍事和經濟效益。

1．GJB1307A 單軸擺式線加速度計測試方法[s]，2004.

2．GJB6198 空-空導彈用線加速度計通用規范[s]，2008.

（作者單位：空軍駐西北地區軍事代表室）