引信參數測試結果不一致故障分析

李朝華 尹君 孫萍 張海偉 楊雷

摘要：“引信過門限”“延遲起爆”“點火”信號是某型導彈引信性能測試的三個重要參數，本文針對三型設備引信參數測試結果不一致的情況，對引信靈敏度、作用距離、延遲線長度、引信測試方法進行了深入分析與論述，對各型設備技術狀態進行了檢測，找出測試結果不一致的原因并提出改進方案。

關鍵詞：引信靈敏度；延遲線；作用距離

Keywords：fuze sensitivity；delay line；operating range

0 引言

使用某型導彈控制艙性能測試系統（簡稱二艙設備）對控制艙（內部含有自動駕駛儀以及引信等）進行測試時，引信靈敏度測試不合格，且無“引信過門限”“延遲起爆”“戰斗部點火”信號。將該導彈引信從控制艙拆下，使用無線電引信性能測試系統（簡稱引信設備）單獨對引信測試，引信靈敏度等參數均合格。將該引信組裝成全彈，使用導彈總體綜合性能測試系統（簡稱全彈設備）測試，結果顯示仍無“引信過門限”“延遲起爆”“戰斗部點火”信號。

“引信過門限”信號是當引信探測到的目標回波能量大小及數量滿足要求后產生的脈沖信號；“延遲起爆”信號是飛控組件根據彈目相對速度、加速度、目標類型信息及戰斗部特性進行延時控制后輸出的炸點控制信號；“戰斗部點火”信號是綜合“引信過門限”信號和“延遲起爆”信號后產生的輸出值引信執行級的炸點控制信號。通過對以上測試參數進行分析，初步認為造成二艙設備和全彈設備測試出現無“引信過門限”“延遲起爆”“戰斗部點火”信號的根本原因是引信靈敏度參數測試不合格，因此圍繞引信靈敏度進行分析。

1 引信靈敏度

1.1 靈敏度的概念

引信靈敏度的含義如圖1所示。在引信的發射端口到引信的接收端口之間，調整其傳輸衰減值達到某一值時，可使引信輸出起爆脈沖，此衰減值（包含天線耦合插損）即為引信的靈敏度，一般用衰減的dB數表示。

引信靈敏度概念與一般接收機的靈敏度概念存在較大差別，它是一個相對值，指整個引信的靈敏度，包括發射機和接收機。當發射機功率足夠大時，接收機本身的接收靈敏度可以較低。靈敏度數值的大小反映了引信啟動的工作范圍。從雷達方程可知，接收信號功率與彈目距離的4次方成反比，因此靈敏度越高，作用距離越遠。一般引信的距離靈敏度曲線如圖2所示。

從圖2中可以看出：

1）在引信完全啟動區，啟動概率大于98%，對應的最大距離稱為可靠啟動半徑。

2）在引信不完全啟動區，啟動概率在2%～98%之間，因此要求這個區可能地小。

3）啟動概率低于2%，對應于該值的最小距離即引信截止距離。

4）啟動概率為0.5%，對應的距離稱為引信平均啟動半徑，也即一般定義的引信的作用距離。

1.2 靈敏度相關因素

1）發射機功率。功率越大，靈敏度越高。

2）接收機通道的增益。該增益包括第一級微波變頻損耗、選頻放大系數等。由于變頻損耗是非線性關系，因此總的通道增益與靈敏度之間也不是線性關系。靈敏度調整主要是調整這部分的線性放大倍數，具體調整方法需根據導彈設計經驗公式進行。

3）門限電路（距離門）的門限值。門限值設置應根據無信號時的噪聲電平和一定信噪比下的啟動概率來確定，這是決定靈敏度的重要因素之一。

1.3 靈敏度測量方法

引信體制不同，測試靈敏度的方法也會有差別，但基本上都是基于彈目距離模擬和彈目交會速度模擬，在此基礎上通過調整可變衰減器使引信動作的方法來測其靈敏度。

無線電波在空間傳播，遇到目標時反射回到引信，回波信號相對于發射信號除幅度衰減外（與1/R4成比例），時間也有所滯后，即τ=2R/C，C=3×108m/s，造成了回波信號與發射信號相位之間的差別，這也是引信檢測目標存在的基礎之一。因此，模擬延遲時間能對應模擬相應的距離。

地面測試時是用電磁波在高頻傳輸線（如同軸電纜）的傳播來實現時間延遲的，但在高頻電纜中電磁波的傳播速度比C小ε倍，其中ε為電纜中介質的介電常數。因此，如果一根10m長的電纜采用聚乙烯作介質（介電常數ε=2.6），則模擬空間距離不是10m，而是約為16m。電纜一定長度對應一定距離，不同空間距離要用不同長度的電纜。因此，在地面測試時是用一組電纜測試導彈引信在不同距離的靈敏度，該電纜一般稱為延遲線。

2 產品與設備狀態確認

2.1 產品狀態確認

1）為摸清產品狀態，分別組裝“工藝引信+產品飛控”“工藝引信+工藝飛控”“產品引信+工藝飛控”“產品引信+產品飛控”，使用二艙設備進行測試，結果“產品引信+工藝飛控”和“產品引信+產品飛控”測試不合格，“工藝引信+產品飛控”和“工藝引信+工藝飛控”測試合格。

2）分別更換引信執行板、信號處理板、接收機板和時序電路，使用二艙設備再次進行測試，更換時序電路后的測試結果合格。

3）將該產品二艙送至原制造單位，使用其二艙設備進行測試，引信兩通道靈敏度均測試合格。

4）將該產品的引信送至原制造單位，使用引信設備進行檢測，靈敏度測試合格，但發射、接收脈沖延時測試的結果為接近指標下限值。

2.2 設備狀態確認

1）二艙設備狀態

使用矢量網絡分析儀測試在長、短電纜兩種狀態下二艙設備的通道的電長度，如表1所示。使用微波信號源檢測引信通道插損為68dB，滿足引信靈敏度要求。

2）引信設備狀態

使用矢量網絡分析儀測試在長、短電纜兩種狀態下引信設備的通道的電長度，如表2所示。使用微波信號源檢測引信通道插損為67dB，滿足引信靈敏度要求。

3）全彈設備狀態

使用矢量網絡分析儀測試全彈設備的引信通道的電長度，如表3所示。使用微波信號源對全彈設備引信通道的衰減插損進行測試，兩通道都約為40dB，天線帶耦合約為10dB，因此整個通道插損約為60dB（40+10+10），測試時軟件內寫入的衰減器值為12dB，總衰減值為72dB，超出該枚產品引信靈敏度的范圍（68dB）。

3 不一致原因分析

3.1 引信技術溯源

通過對該型引信進行技術溯源，獲取該型引信設計相關要求如下：

1）6～20.25m為完全啟動區，40m外為完全不啟動區。

2）引信可靠距離≥22m，引信截止距離≤42m。3）引信作用距離，如圖3所示。4）引信時序電路各脈沖相關性，如圖4所示。

3.2 三型設備引信參數測試不一致分析

由圖3可知引信對不同距離的回波靈敏度不同，在20～40m成線性下降趨勢。通過確認設備狀態可知各設備模擬引信回波距離（引信通道的電長度）不同，分別為21.9m（引信設備延遲線3）、23.5m、24m，其中全彈設備與二艙設備模擬引信回波距離已落入引信不完全啟動區，靈敏度下降，啟動概率降低，與三型設備中引信設備測試引信合格、全彈設備與二艙設備測試引信不合格的情況吻合。全彈設備與二艙設備模擬引信回波距離（引信通道的電長度）過長是三型設備引信參數測試不一致的原因之一。

全彈設備引信通道的衰減插損約為60dB，測試時軟件內寫入的衰減器值為12dB，總衰減值72dB，超出了該枚產品引信靈敏度的范圍（68dB），也與全彈設備測試引信不合格的情況吻合。全彈設備引信通道的衰減插損值過大是三型設備引信參數測試不一致的原因之一。

4 改進措施及驗證

4.1 改進措施

1）模擬引信回波距離改進

即引信拐點距離的理論值應在19.5～21m之間。該型引信實際設計生產時，其作用距離較理論值放寬了1m，且該作用距離指標是指引信本體至目標的距離。因此，引信拐點距離實際值應在20.5～22m之間，考慮技術指標逐級放寬的原則，建議三套設備的引信通道延遲線電長度（即模擬引信與目標距離）按照表4的要求進行調整。

可采取以下兩種方案調整引信通道延遲線電長度，以保證對引信參數測試的準確性和設備一致性：

● 縮減二艙設備與全彈設備引信通道延遲線長度（需更換延遲線），引信設備無需調整。

● 將二艙設備引信通道電纜與全彈設備引信通道電纜縮短，引信設備長度不變。

2）衰減插損值改進

修改全彈設備軟件衰減設置值，減少通道衰減插損，與引信靈敏度相匹配。

4.2 驗證

1）按照以上分析結果，將全彈設備中軟件衰減設置為8dB，即整個通道衰減為68dB。

2）將二艙設備、全彈設備引信通道收發天線電纜均縮短1m（等效于延遲線電長度縮減2.6m）后，分別對產品進行測試，測試結果均合格。更換為原電纜，復現引信靈敏度測試不合格情況。

5 結論及建議

造成三型設備測試引信參數結果不一致的原因是：不同設備引信通道延遲線長度不同，且全彈設備和二艙設備延遲線長度超出引信的理論和設計值范圍；全彈設備測試時，引信通道衰減過大。采用修改全彈設備軟件衰減設置值和引信通道收發天線電纜長度的方法，可以有效解決引信參數測試結果不一致問題。建議增加引信延遲線長度以及通道衰減等敏感參數的定期檢查頻次，確保引信參數測試的準確性和設備一致性。

作者簡介

李朝華，工程師，主要從事導彈總體修理技術研究工作。

尹君，工程師，主要從事導彈飛控修理技術研究工作。

孫萍，工程師，主要從事導彈飛控修理技術研究工作。