某型火箭炮點火信號檢測研究?

張木森 孫吉紅 張木原

（1.陸軍炮兵防空兵學院 合肥 230031）（2.中國人民解放軍92383部隊 福州 350109）

1 引言

火箭炮是指能引燃火箭彈點火具，賦予火箭彈初始飛行方向的多發聯裝發射裝置［1］。是一種提供大面積瞬時密集火力的戰術武器，具有發射速度快、彈著覆蓋面積大、火力猛、密度大、機動性好、作戰效能高、操作簡單、造價低廉等特點［2］。信息化條件下的戰爭對火箭炮裝備的快速反應作戰能力要求越來越高，火箭炮點火信號檢測是火箭炮技術保障的重要內容，其目的在于在火箭炮發射前對發火機進行檢查及對點火信號和發射時序進行準確檢測，保證火箭彈安全可靠發射出去。目前我軍在役口徑122mm自行火箭炮沒有配套隨裝便攜野外條件下可以快速準確檢測點火信號的勤務保障器材，僅采用萬用表、搖表及信號燈進行檢測，且依靠人工手動進行檢測，受人為因素的影響較大且存在檢測時間長、檢測精度低、檢測效果單一等問題，不能滿足火箭炮快捷高效的勤務保障要求［3］，很大程度上影響訓練保障和作戰效能的發揮，迫切需要研究一種新的較為便捷的檢測方法并設計一套操作簡單、檢測效率高的點火信號檢測設備，對火箭彈發火系統關鍵狀態參數進行全面的檢測分析和故障定位［4］。因此，文章根據檢測任務要求以及檢測信號特點，通過對某型火箭炮發火系統檢測對象分析和需求分析，確定點火信號檢測裝置的結構及其組成，提出一種新的更加適應裝備建設發展的自動檢測手段，為檢測裝置的具體設計提供依據。

2 檢測對象分析

2.1 檢測對象功能及組成

設計該檢測裝置主要對火箭炮定向管導電裝置提供的電壓、電流、回路電阻、脈沖寬度以及各個火箭彈相互之間發射時序間隔進行檢測。發火系統用于將電流依次傳給火箭彈的點火具，按給定的時間間隔將火箭彈發射出去。由電源、發火機、脈沖信號發生器、電纜及車外發射器組成［5～6］。

發火機是發火系統的核心，由擊發開關、單連發轉換器、鑰匙開關、保險絲、指示燈、檢驗按鈕和接線柱等模塊組成，用于按給定的時間間隔和順序發射火箭彈［7］，保證射擊安全。

脈沖信號發生器，用于控制自動發射的時間間隔，保證每發間隔在規定時間內。由集成電路F555，印刷電路板、電阻、電容、二極管、繼電器等電子元件組成。

車外發生器，用于車外發射。由點火開關，轉換開關，指示燈，電纜及繞線架組成。該種發射電源取自炮車內部蓄電池。

2.2 檢測內容

發火系統信號檢測內容主要是點火裝置信號。即火箭炮定向管導電裝置提供的電壓、電流、回路電阻和脈沖寬度以及各個火箭彈相互之間發射時序間隔等信息。火箭彈發動機點火是通過火箭炮的發射控制系統經過點火回路及點火導電裝置，給火箭彈的點火具一個較大的電流，點燃點火具，繼而點燃火箭彈發動機。發射電源用于給發火機和脈沖信號發生器供電。火箭炮點火信號是采用恒流源的方式，給點火具輸入一定的恒流信號，單管火箭彈上電時間為幾百毫秒，點火脈沖寬度控制在一定合理范圍以內即可。

為確保火箭彈安全、可靠發射，需要發射回路電阻在一定的范圍內，火箭炮單定向管發射回路電阻一般要求在2.5Ω～5Ω，但綜合考慮發射回路檢測接觸誤差和測試電路測量誤差等問題，本系統擬設定回路電阻檢測值在3Ω以下為均為正常。

3 需求分析

3.1 功能需求

設計該點火信號檢測裝置的目的是為了解決目前檢測中存在的缺乏專門檢測設備、操作過程復雜、檢測效率較低、檢測時間長、檢測效果單一等問題，可有效解決日常訓練和實彈射擊前發火信號檢測問題，提高部隊裝備作戰保障能力。通過使用終端集成檢測裝置一次性檢測所有參數，并進行信號處理，通過無線網絡將檢測結果上傳到上位機（手持終端），為具體的故障診斷提供依據。根據某型火箭炮發火系統工作原理和維護保障需求［8］，檢測系統應滿足以下幾項功能。

1）發火系統技術參數一體集成化綜合測試功能

發火系統點火信號檢測內容包括定向管導電裝置提供的電壓、電流和脈沖寬度以及各個火箭彈的相互之間發射時序間隔等信息。為實現發火系統信號所有參數一體檢測，需要在定向管點火接口處采集相關信息和數據。通過對檢測過程集中控制，采用多信號同步采集、無線測量零點同步、信號路由等技術［9］，即可實現一次參數設定和注入同時測量和判定40根定向管的點火信號。

2）多信號同步采集及多頻無線通信技術功能

檢測系統擬采用無線組網測試模塊，包括手持終端、信息服務器及40個點火裝置無線測量模塊。為解決節點多、測試實時性高等問題，檢測系統使用多頻無線通信技術。根據功能模塊，組建兩個不同頻率的無線網絡。第一個網絡是與40個點火裝置無線測量模塊建立頻率1的自協議無線網絡；第二個網絡是與手持終端設備通過WIFI建立信息交互。同時信息服務器擔任整個測量系統和測量模塊時間零點設置，并控制各個采集模塊，將從各個模塊獲取的數據發送給手持終端設備。檢測系統組網示意圖如圖1所示。

圖1 檢測系統組網示意圖

3）檢測裝置快速安裝對接功能

火箭炮發火系統檢測端口位于定向管尾部的點火觸頭處，為提高檢測效率，設計的檢測裝置的安裝與對接應便捷、穩固，采用磁吸的方式與點火觸頭進行快速對接，對接位置采用彈性結構，提高對接可靠性，滿足快速安裝的功能，可大幅度提高檢測效率。

4）多種檢測模式及故障提示、診斷修復功能

檢測裝置需具備多種模式下的檢測功能，即采用常規順序檢測、奇偶數管順序檢測、檢測系統自動隨機產生發射順序或彈數的順序檢測和單連發混合發射的順序檢測，可一人操作，單個或同時對40個定向管進行檢測，該系統顯示各類數據直觀，體積小、功能全、便于操作和攜帶，實現野戰條件下對火箭炮發火系統關鍵技術參數的快速檢測［10］。同時故障可通過具有故障診斷功能的上位機來顯示，并提示故障修復建議意見。

3.2 技術性能參數

結合檢測要求和裝備檢測系統一般特性，點火信號檢測系統應滿足以下指標。

1）測量精度

測量精度是衡量一套檢測系統的性能高低的直接體現，如靜態測量的示值誤差、重復性誤差、復現性、回路誤差、靈敏度、線性度等，結合火箭炮發火信號檢測特點，應在原有的檢測設備基礎上有所提高，經初步測算，檢測系統的檢測誤差預計控制在：（1）電壓檢測誤差為被測量值允許誤差的3%；（2）電流檢測誤差為被測量值允許誤差的3%；（3）回路電阻檢測誤差小于1Ω；（4）時序檢測誤差小于5ms。

2）檢測效率

衡量檢測效率的高低主要是看檢測時間的長短，為火箭炮快速投入戰斗的效率或者為戰場搶修爭取更多時間，同時還可以節省大量人力，避免主觀誤差影響，提高檢測的可靠性［11］，完成一門完整的火箭炮點火信號參數檢測的時間應控制在5min左右。

3）可靠性

對于檢測系統而言，能否長時間保持穩定的工作狀態，減少故障發生次數，對火箭炮能否持續發揮戰斗力至關重要。本檢測系統的設計能保證在實戰環境下連續工作時間應不低于24h。

4）外部環境

檢測系統進行設計時也需考慮外部環境影響的問題，特別是在潮濕、山地、高溫及嚴寒地區使用檢測系統就要能適應較寬的溫濕度變化、抗震和耐煙霧等。特別是在信息化條件下，戰場環境復雜多變，檢測系統的設計應與裝備的使用條件要求相一致，能夠適應野外惡劣條件下作戰的需要，操作簡單，便于攜帶，作戰反應時間短，提高火箭炮的作戰能力［12］。

3.3 結構組成

發火系統點火信號檢測內容主要包括定向管導電裝置提供的電壓、電流和脈沖寬度以及各個火箭彈的相互之間發射時序間隔等信息。為實現發火系統信號所有參數一體檢測，需要在定向管點火接口處采集相關信息和數據。點火裝置測量模塊由電路板和外殼組成。整體外觀設計用“凸”字型結構，采用磁吸的方式與火箭炮點火觸頭進行快速對接，對接位置采用彈性結構緊密固定，下面兩個獨立簧片接觸點火裝置的兩個觸點，用于獲取信息，提高對接可靠性，可大幅度提高檢測效率。該設計具有體積小、重量輕、操作簡單、自動化程度高、性價比高等特點，簡化人員操作流程，方便基層部隊使用。同時對檢測過程集中控制，采用多信號同步采集、無線測量零點同步、信號路由等技術，設計實現40個點火信號無線測量模塊，并且能夠對同一類信號快速檢測，實現火箭炮發火系統系統信息自動化檢測，很大的提高了火箭炮的作戰效率。其測量模塊結構設計三視圖如圖2所示。

圖2 檢測模塊結構三視圖

點火裝置無線測量模塊主要采集點火時提供的電壓、電流和脈寬等信號，主要有中央處理器、電流測量傳感器、電壓測量傳感器、回路電阻測量、脈沖測量、電流量程控制、信號接口電路、無線模塊以及液晶、鍵盤、穩壓等部分組成，使用鋰電池供電，并具有電量測試功能。其模塊組成如圖3所示。

圖3 點火信號檢測模塊組成

檢測時，將點火信號檢測裝置與火箭炮點火觸頭對接，對點火回路電阻和點火信號進行采集、處理，并通過模塊內置的無線通信模塊組網，完成檢測數據的傳輸。按照發火機準備和檢測模塊準備兩條線展開，在檢測模塊安裝通電之后，按照模塊組網、模塊自檢、統一設置時間零點、選擇檢測模式順序進行。在發火機通電后通過選擇相應檢測模式后，發火機選擇單、連發發射方式并選擇相應彈數或管號進行發火檢測。其檢測流程如圖4所示。

4 結語

文章主要分析檢測對象的結構、組成和需求，確定了某型火箭炮點火信號檢測裝置的設計需求，明確了系統設計指標和功能，確定了點火信號檢測裝置的結構與組成，提出一種新的更加適應裝備建設發展的自動檢測手段，為下一步硬件設計和軟件開發奠定了基礎。

圖4 檢測流程示意圖