某型導彈駕駛儀測試組合的故障分析

劉潔 折雷 王川 閆京生 雷騰飛

摘要：基于導彈測試數據及其設備工作原理，分析某型導彈駕駛儀測試組合舵系統通道檢查故障的原因，依靠建立故障樹的方法，找出故障的關聯性，對可能引發故障的因素進行排查驗證，最終確定故障點，并針對故障隱患提出預防措施。該方法可為同類故障的修理提供參考。

關鍵詞：駕駛儀測試組合；驅動三極管；故障；測試

Keywords：drive test bed system；drive triode；fault；test

0 引言

某型導彈測試時，運行到模擬飛行階段軟件判定為錯誤，結果顯示舵系統通道檢查錯誤。通過對比測試多枚正常的標準導彈，舵系統通道檢查仍存在故障。為此，根據功能圖和原理框圖建立故障樹，分析故障原因。使用專用測試設備進行測試，定位故障元器件并進行更換，故障排除后對組合進行總體調試。在排查過程中總結修理方法，形成駕駛儀測試組合修理指導依據，并在故障分析中最大限度地利用專用測試設備測量的數據，甄別存在故障的環路，進行有效的故障定位。

1 駕駛儀測試組合工作原理解析

被測試導彈的自動駕駛儀為數字式電差動駕駛儀和電動泵液壓能源組合舵機伺服系統，其主要功能為：接收控制指令，自動調節穩定導彈的運動和實施對導彈的飛行控制。對其進行測試的駕駛儀測試組合由硬件電路、按鍵開關、CPU及通信電路、DIA轉換電路0隔離及功放電路、繼電器電路、電源電路等組成，硬件電路與測試軟件相互協調完成駕駛儀測試組合與主控計算機的通信，并實時控制偏置電流信號的輸出，同時實現各種地線的隔離和供斷電控制，對測試參數進行判讀并生成數據報表。其功能原理圖如圖1所示。

2 故障原因分析

在對駕駛儀測試組合故障進行技術攻關時，關鍵是對測試故障參數的工作原理、故障形成原因、故障排除等進行分析。

1）慣測組合故障

慣測組合測量的是彈體的角速度和線加速度信息，分別以模擬量和數字量兩種形式輸送到彈載計算機。其中，模擬量代表瞬時角速度和線加速度，數字量經計數后代表該計數時間內的角度增量和速度增量。彈載計算機接收到慣測組合送來的信息，由飛控軟件進行導彈運動位置、速度和姿態的捷聯計算，III回路進行穩定傾斜姿態的控制解算，I、II回路進行穩定控制導彈側向運動的控制信號解算，將III回路控制信號與I、II回路控制信號進行綜合分配，形成舵機控制信號控制舵面偏轉，從而完成對導彈飛行I、II、III回路的控制，如果此組合故障將引起舵系統通道檢查故障。

2）彈載計算機故障

彈載計算機是導彈飛行的指揮調度中心，在導彈發射前，與地面發射車計算機建立通信，配合發控系統完成導彈發射任務，并完成初始參數的裝訂，在飛行控制軟件的協調調度下完成以下工作：

● 通過可逆計數接口采集慣測組合輸出的6路脈沖量，獲得導彈的角度增量和速度增量，計算導彈運動參數。

● 通過A/D轉換接口（10路中的6路）采集慣測組合輸出的6路模擬量，獲得導彈實時運動的角速度和線加速度反饋信息。

● 通過異步串行通信接口接收無線電控制探測儀送來的K1、K2控制指令，結合反饋信號進行校正、綜合和分配，形成舵面的控制信號，通過D/A轉換接口分配到各個舵機，驅動舵面偏轉。如果此組合故障也會導致舵系統通道檢查故障。

3）駕駛儀測試組合故障

駕駛儀測試組合是以主控計算機為指揮調度中心完成自動駕駛儀相關參數的測試，其硬件電路由按鍵開關、CPU及通信電路、D/A轉換電路0隔離及功放電路、繼電器電路、電源電路等組成。在模飛過程中，主控計算機根據不同的測試項目通過RS-232異步串行口分別向測試組合發送命令代碼和控制數據，自動駕駛儀測試組合根據接收的命令代碼和不同的控制數據，分別向自動駕駛儀輸出相應的模飛偏置電流，并控制模飛偏置電流的大小和持續時間。在自動駕駛儀的偏置標定過程中，首先由主控計算機通過RS-422異步串行口向自動駕駛儀上傳測試軟件并啟動運行，待偏置電流信號施加完成后，主控計算機再根據不同的測試項目向自動駕駛儀發送命令代碼，自動駕駛儀根據命令代碼的不同分別進行數據采集，并將數據傳至主控計算機進行數據處理，處理結果供模飛過程調用。在模飛過程中自動駕駛儀測試組合對自動駕駛儀施加所需的偏置電流信號，并控制偏置電流信號的大小和持續時間，該組合故障將導致舵系統通道檢查故障。

結合測試設備工作原理，羅列出可能造成舵面不偏轉的全部原因，并繪制故障樹，如圖2所示。

3 故障排除

3.1 導彈原因排查

為孤立故障原因，首先對導彈原因進行排查。造成舵系統通道檢查故障的原因主要涉及慣測組合與彈載計算機兩個組合。根據導彈自駕測試原理可知，導彈轉電正常后，主控計算機向自動駕駛儀測試組合發出0×15命令（表示轉電），自動駕駛儀測試組合收到該命令后，按預定時序向彈上慣測組合施加六路偏置電流信號（激勵信號），慣測組合根據接收到的偏置電流信號，模擬產生導彈飛行過程中所敏感的角速度和加速度信號，該信號再經慣測組合電路處理后送入彈載計算機中。彈載計算機運行飛控軟件，以無控儀輸出的K1、K2指令和慣測組合輸出的彈體角速度和加速度參數為輸入進行捷聯計算和回路計算，將計算結果并同采集到的舵反饋電壓、控制指令、角速度、加速度、速度增量等48路參數經RS-485通信送到輔測計算機。經過對模飛曲線的判讀，可以證明慣測組合和彈載計算機工作正常。另外，經過多發導彈測試的數據對比，初步可以排除彈上的問題。

3.2 測試設備原因排查

使用駕駛儀測試組合測試臺對駕駛儀測試組合進行測試，從測試結果可以看出Wx、Az兩路無信號輸出，可以初步判定為駕駛儀測試組合故障。電路主要由CPU及通信電路、D/A變換電路、隔離及功放電路、繼電器電路等幾部分組成，對組合的內部電路進行故障排查，具體如下。

1）CPU及通信電路故障排查

CPU芯片TMS320F206是硬件電路的控制核心，完成與主控計算機的通信并控制模飛電流信號的輸出。由于有其他四組模擬信號輸出，因此可排除CPU芯片TMS320F206故障的可能性。

2）D/A變換電路故障排查

D/A變換電路用于將CPU的數字控制信號變換為模擬電壓信號，一共需要6個通道的D/A變換電路，選用了兩片DAC8412，每片DAC8412使用三個通道輸出。兩片DAC8412分別對應ωx、ωy、ωz和Ax、Av、Az信號。由于有其他四組模擬信號，因此可排除D/A變換電路故障的可能性。

3）隔離及功放電路故障排查

DAC8412輸出的Ax、Ay、Az通道的電壓信號均通過IS0124模擬量隔離器進行隔離再送入各自的功放電路，這三路信號隔離后分別使用±12VA、±12VB、±12VC電源系統。DAC8412輸出的ωx、ωy、ωz通道的電壓信號沒有隔離直接送入各自的功放電路，兩片DAC8412和ωx、ωy、ωz通道的功放電路均使用±12V電源系統。功放電路采用OPA544驅動放大為電流信號輸出，通過示波器采樣發現各路均有信號輸出，因此可排除隔離及功放電路故障的可能性。

4）繼電器電路故障排查

繼電器電路主要以程控的方式將輸出電流信號進行短路，以控制自動駕駛儀與測試組合之間的6路偏置信號傳輸通道的接通與斷開。電路選用了三只JZC-098M/027-01型密封電磁繼電器，這種繼電器內部集成瞬態抑制電路，用一個線圈控制四個常閉開關。CPU芯片輸出的XF信號經過GD316光耦隔離后，驅動三個三極管放大電路來控制三個繼電器線圈。從測試數據中得知Wx、Az兩路無信號輸出，因此，通過X400信號輸出節點表（見表1）逐級進行測量。

選用三用表進行測量，發現其中一路（V2）驅動三極管發射極已擊穿，處于短路狀態，型號為3DK8E。故障器件如圖3所示。

4 組合總體調試

對駕駛儀測試組合電路板的故障器件進行更換后，再對駕駛儀組合測試臺進行測試，各項數據檢測合格。對某型導彈進行綜合測試，測試參數合格，故障排除，此次維修攻關完成。

5 預防措施

對故障器件進行更換，對故障件電路板進行振動及溫循試驗，試驗后未出現其他故障。由于產品某些特殊器件的性能隨時間推移而逐步下降，因此在選用器件時，應綜合考慮器件供方的資質和工藝制作水平，并加強對供方的質量監督。

參考文獻

[1] 某型導彈儀器及測試設備原理[Z]. 第四冊.

[2] 童詩白，等. 模擬電子技術基礎[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[3] 王慶有，等. 測控技術與儀器專業導論[M]. 北京：機械工業出版社，2015.

作者簡介

劉潔，助理工程師，主要從事導彈制導系統的維修與研究。

折雷，助理工程師，主要從事導彈總體系統的維修與研究。

王川，主要從事導彈總體測試與調試。

閆京生，主要從事導彈引戰系統測試與調試。

雷騰飛，主要從事導彈制導系統測試與調試。