某電點(diǎn)火系統(tǒng)短路電阻值超差分析及工藝改進(jìn)

呂 帥

(中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽 471009)

電點(diǎn)火系統(tǒng)是通過電流的輸入使電發(fā)火管發(fā)火，點(diǎn)燃發(fā)火藥，最終點(diǎn)燃主裝藥的一個(gè)能量轉(zhuǎn)換并逐級(jí)放大的系統(tǒng)，屬于電火工品。其工作原理是將電能轉(zhuǎn)換為熱能，由電能觸發(fā)化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能和動(dòng)能。電點(diǎn)火系統(tǒng)既要保證武器系統(tǒng)正常工作啟動(dòng)，又要避免誤觸發(fā)。武器系統(tǒng)的應(yīng)用隨著環(huán)境的不斷變化而復(fù)雜化，為防止電磁、靜電和振動(dòng)等環(huán)境因素帶來的誤點(diǎn)火，保證點(diǎn)火電路在非工作狀態(tài)下的可靠短路尤其重要[1]。本文就某型電點(diǎn)火系統(tǒng)的短路故障展開分析。

1 電點(diǎn)火系統(tǒng)組成、短路原理及測(cè)試原理

1.1 電點(diǎn)火系統(tǒng)組成

某發(fā)動(dòng)機(jī)電點(diǎn)火系統(tǒng)由點(diǎn)火裝置、點(diǎn)火插座、短路插座、尾部附件、短路插頭和導(dǎo)線等組成[2]。電點(diǎn)火系統(tǒng)的電路示意圖如圖1所示，采用雙點(diǎn)火電路的冗余設(shè)計(jì)，1#和2#為一路，3#和4#為另一路。

圖1 電點(diǎn)火系統(tǒng)電路示意圖

該電點(diǎn)火系統(tǒng)含點(diǎn)火電路和短路電路。點(diǎn)火電路采用1個(gè)電發(fā)火管，2路橋絲，2條點(diǎn)火線路，2路點(diǎn)火電阻值均為(1.00±0.10)Ω。；短路電路對(duì)2條點(diǎn)火線路在非工作狀態(tài)時(shí)均實(shí)行短路保護(hù)，短路電阻值≤0.050 Ω。

1.2 短路原理

4根點(diǎn)火導(dǎo)線引出的短路導(dǎo)線，與插孔件壓接后(壓接部位裝熱縮套管)插入短路插座的尾部，并被短路插座孔內(nèi)的簧片鎖緊固定；同時(shí)，4根導(dǎo)線綁扎后被短路插座的尾部附件夾緊固定。短路插座內(nèi)部另一端裝配有短路板和彈簧，當(dāng)裝上短路插頭時(shí)，彈簧被壓縮，短路板向短路插座尾部移動(dòng)，短路板上的短路插針進(jìn)入到尾部的短路導(dǎo)線插孔件形成短路，短路保護(hù)啟動(dòng)；當(dāng)取下短路插頭時(shí)，短路插座內(nèi)的彈簧彈起，短路板向短路插座頭部移動(dòng)，短路板上的短路插針與短路導(dǎo)線插孔件分離，解除短路保護(hù)。

1.3 測(cè)試原理

短路電阻的測(cè)試原理(見圖2)與產(chǎn)品點(diǎn)火電路電阻測(cè)試原理相同，同為歐姆定律(R=U/I)。短路電阻測(cè)試儀對(duì)產(chǎn)品提供輸出穩(wěn)定電壓，檢測(cè)通過產(chǎn)品腳和殼之間的電流，經(jīng)短路電阻測(cè)試儀內(nèi)部電路芯片進(jìn)行計(jì)算，測(cè)試儀上直接顯示產(chǎn)品的短路電阻值[3]。

圖2 短路電阻測(cè)試示意圖

2 短路電阻值超差分析

某型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行返修時(shí)，對(duì)其電點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行短路電阻測(cè)試，點(diǎn)火插針1#和2#之間的短路電阻值為1.028 Ω，要求為≤0.050 Ω。后進(jìn)行多次測(cè)量(每次插拔短路插頭)，結(jié)果為部分產(chǎn)品合格，不合格產(chǎn)品的電阻值為0.056～1.030 Ω。

2.1 測(cè)試分析

查閱了返修前該故障產(chǎn)品的電點(diǎn)火系統(tǒng)測(cè)試記錄，結(jié)果顯示，點(diǎn)火電阻值及短路電阻值均合格，這說明在裝配到位后至產(chǎn)品出廠前的多次測(cè)試中，點(diǎn)火電路及短路電路正常且穩(wěn)定，在產(chǎn)品裝配狀態(tài)固化的情況下，產(chǎn)品合格。因此，此次出現(xiàn)故障應(yīng)與返修過程有關(guān)。

對(duì)返修過程進(jìn)行了清查，其他狀態(tài)均未變化，僅對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火導(dǎo)線和短路導(dǎo)線進(jìn)行了重新綁扎固定，即出現(xiàn)了短路電阻值超差且不穩(wěn)定的故障。說明返修時(shí)，電點(diǎn)火系統(tǒng)電路導(dǎo)線的撥動(dòng)使電路連接狀態(tài)發(fā)生變化，很可能存在線路接觸不良的情況。

為對(duì)接觸不良的情況進(jìn)行進(jìn)一步分析和定位，進(jìn)行了點(diǎn)火電阻及短路電阻的多次測(cè)試(每次插拔短路插頭)，測(cè)試結(jié)果為：1)點(diǎn)火電阻值均合格；2)僅1#和2#之間的短路電阻值超差；3)晃動(dòng)短路插座尾部線路或短路插頭時(shí)，1#和2#之間的延期短路電阻值會(huì)變化，部分合格，部分超差，電阻值為0.056～1.030 Ω(要求≤0.050 Ω)。

據(jù)上述情況可以看出，本次故障僅與1#和2#短路線路有關(guān)，該線路接觸不良，導(dǎo)致短路電阻值超差且不穩(wěn)定。

2.2 接觸不良因素檢查分析

在生產(chǎn)過程中，工藝設(shè)計(jì)是否合理將直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)1#和2#短路線路接觸不良影響因素進(jìn)行了逐一檢查分析，具體如下。

1)短路插頭。如果短路插頭不能安裝到位，短路插座內(nèi)短路板上的短路插針不能將短路導(dǎo)線插孔件與短路導(dǎo)線插孔件正常連接，會(huì)出現(xiàn)短路線路接觸不良。對(duì)短路插頭進(jìn)行了仔細(xì)檢查和反復(fù)裝配，短路插頭結(jié)構(gòu)完好，且能安裝到位。

2)導(dǎo)線。導(dǎo)線用于連接短路插座與點(diǎn)火插座，如果在操作過程中不慎將導(dǎo)線擠斷，則短路線路會(huì)出現(xiàn)接觸不良。拆除綁扎線及壓緊固定導(dǎo)線的短路插座尾部附件，對(duì)整根導(dǎo)線進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的檢查，沒有發(fā)現(xiàn)破損部位。

3)導(dǎo)線與插孔件壓接處。導(dǎo)線與插孔件通過壓接連接，如果壓接或裝配過程中出現(xiàn)導(dǎo)線的線芯斷股，會(huì)出現(xiàn)接觸不良。對(duì)壓接處進(jìn)行了仔細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線斷股情況。

4)短路插孔件。短路導(dǎo)線壓接的插孔件如果結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)問題，會(huì)影響接插件的相互接觸，從而出現(xiàn)接觸不良。對(duì)插孔件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)外觀檢查和尺寸復(fù)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)異常。

5)短路板短路插針。短路插針鉚接在短路板上，如果短路插針結(jié)構(gòu)有問題或鉚接不可靠，均會(huì)出現(xiàn)接觸不良。通過結(jié)構(gòu)外觀檢查和尺寸復(fù)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)異常；通過解剖觀察，鉚接正常。

6)短路插孔件裝配。短路導(dǎo)線的插孔件插入短路插座尾部的安裝孔位時(shí)，會(huì)被簧片鎖制固定，如果未鎖制固定，則會(huì)影響插孔件與短路插針的接觸，出現(xiàn)接觸不良。經(jīng)拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)2#短路導(dǎo)線插孔件的熱縮套管進(jìn)入短路插座孔內(nèi)明顯較其他幾路要深，插孔件被直接拔出，熱縮套管已經(jīng)覆蓋住插孔件上的簧片鎖制部位，說明2#短路導(dǎo)線插孔件的熱縮套管在裝配過程中發(fā)生滑動(dòng)，覆蓋住插孔件上的鎖制溝槽，使其未被簧片鎖制固定。接插件及其裝配示意圖如圖3～圖5所示。

圖3 接插件短路裝配示意圖

圖4 鎖緊簧片示意圖

圖5 接插件裝配示意圖

3 問題定位及機(jī)理分析

通過上述分析可知，本次故障原因?yàn)槎搪肪€路2#線插孔件的熱縮套管在裝配過程中發(fā)生滑動(dòng)，覆蓋住了鎖制部位，導(dǎo)致插孔件不能被有效鎖制和裝配到位。在返修梳理線路時(shí)，將插孔件未被鎖制的故障激發(fā)，使短路插孔與短路板上的短路插針不能有效接觸，出現(xiàn)線路接觸不良，部分短路電阻值超差。

即使鎖制失效，只要短路電阻值測(cè)試合格，在綁扎線和尾部壓線片的固定作用下，線路短路連接狀態(tài)就能保持穩(wěn)定，所以出廠時(shí)短路電阻值測(cè)試合格產(chǎn)品的短路電阻值能保持穩(wěn)定，滿足使用要求。

4 故障復(fù)現(xiàn)

短路導(dǎo)線插孔件上的熱縮套管較松，手持熱縮套管部位，在插孔件插入短路插座時(shí)，熱縮套管滑動(dòng)并覆蓋住鎖制槽，此時(shí)不用拔線器就能將插孔件拔出，復(fù)現(xiàn)了熱縮套管進(jìn)入插孔過深導(dǎo)致鎖制失效。

預(yù)置熱縮套管覆蓋插孔件上的鎖制槽作為故障件。將故障件插入短路插座尾部插孔，不插到底，在裝配不到位的情況下，用綁扎線及壓線片進(jìn)行固定后，進(jìn)行多次短路電阻值測(cè)試，均合格，復(fù)現(xiàn)了帶熱縮套管的插孔件裝配不到位時(shí)，在綁扎線和壓線片的固定作用下，線路連接狀態(tài)保持穩(wěn)定，短路電阻值測(cè)試合格，且阻值穩(wěn)定。進(jìn)行模擬改進(jìn)時(shí)，梳理導(dǎo)線和短路插頭情況發(fā)現(xiàn)，短路電阻測(cè)試值不穩(wěn)定，部分超差，復(fù)現(xiàn)了本次改進(jìn)梳理導(dǎo)線后，改變了短路連接狀態(tài)，短路電阻值超差的故障現(xiàn)象。

5 措施及驗(yàn)證

熱縮套管的作用是保護(hù)導(dǎo)線與插孔件壓接部位，避免導(dǎo)線在裝配前的各過程中彎折斷絲，而在插孔件裝配到短路插座的孔內(nèi)時(shí)，壓接部位已經(jīng)進(jìn)入孔內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生彎折，已經(jīng)不需熱縮套管保護(hù)。

因裝配后的插孔件不需熱縮套管保護(hù)，針對(duì)本次故障，進(jìn)行如下工藝改進(jìn)：熱縮套管不進(jìn)入短路插座尾部插孔，并用綁扎線將4根導(dǎo)線的熱縮套管綁扎固定。

工藝改進(jìn)后，將產(chǎn)品裝配到位，進(jìn)行短路電阻測(cè)試，短路電阻值合格；在反復(fù)晃動(dòng)導(dǎo)線及短路插頭的情況下，短路電阻值仍測(cè)試合格。可見，采取改進(jìn)后的工藝能有效去除熱縮套管對(duì)短路導(dǎo)線插孔件裝配的影響，并將熱縮套管位置固定，短路電阻值測(cè)試合格，措施有效。

6 結(jié)語

通過本故障分析，得出如下結(jié)論。

1)某型發(fā)動(dòng)機(jī)電點(diǎn)火系統(tǒng)短路電阻值超差故障原因?yàn)槎搪穼?dǎo)線插孔件因熱縮套管影響，鎖緊失效，導(dǎo)致裝配不到位，在線路連接狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，短路線路接觸不良。本故障屬偶發(fā)個(gè)例。

2)針對(duì)本故障制定了工藝措施，要求熱縮套管不進(jìn)入短路插座尾部插孔，并用綁扎線固定，措施有效。

3)除返工、返修電路外，不會(huì)動(dòng)綁扎線及壓線片，線路連接狀態(tài)穩(wěn)定可靠，短路電阻測(cè)試合格的產(chǎn)品，短路狀態(tài)穩(wěn)定、可靠，不存在本故障風(fēng)險(xiǎn)。

4)短路線路涉及環(huán)節(jié)和接插件較多，應(yīng)正確理解器件作用，趨利避害。熱縮套管雖小，但不正確使用會(huì)帶來系統(tǒng)問題。

涉及火工品的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝及生產(chǎn)等全過程均會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，應(yīng)精于設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝、嚴(yán)格生產(chǎn)和善于維護(hù)，這樣才能保證武器系統(tǒng)全壽命期內(nèi)各種環(huán)境下的質(zhì)量可靠，確保火工品安全。

[1] 王凱民.火工品工程設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2010.

[2] 薛尚禮,方士鈞.低壓直流電器試驗(yàn)基礎(chǔ)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1983.

[3] 蔡瑞嬌.火工品設(shè)計(jì)原理[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1999.