某型雷達導引頭角度指示執行誤差不合格故障分析

■ 高媛 郭曉華 付強 秦燕鴿/國營洛陽丹城無線電廠

1 故障情況

某型雷達導彈全時序測試時“角度預置誤差Y、Z軸絕對值”不合格，導引頭艙故檢測試時，角度指示執行誤差不合格，同時+27V 加溫電上電瞬間沖擊電流相較常規測試值減少了約2A，數值異常。

2 故障原理分析

2.1 角度指示執行誤差不合格原因分析

根據導彈全時序測試流程，當目標將要進入導引頭的允許截獲距離時，飛控組件提前向導引頭發出“開發射機高壓”指令，并給導引頭發送目標角度和速度指示信息。在角度預置時，飛控組件先向導引頭發送導引頭Y、Z軸框架預置角，導引頭接收到飛控組件發送的加高壓指令時，會根據預置信息執行角度粗預定和精預定。粗預定時，導引頭不接入陀螺；精預定時，導引頭按照陀螺指向進行精確的角度指示。全彈自檢合格后，預置框架角時，角度預置不合格的原因為導引頭艙故障。

角度指示執行誤差測試時，設備模擬飛控組件向導引頭發送角度預置信息，導引頭計算機與機電式位標器閉合角度跟蹤回路，使天線面板指向預定方向，這一工作分別由目標角度粗指示回路和目標角度精指示回路完成。根據以上分析，造成角度預置不合格的原因為導引頭艙角度跟蹤回路故障，涉及組件有陀螺電源、三自由度陀螺、位標器、角跟蹤電路。

2.2 +27V 加溫沖擊電流異常原因分析

載機掛彈起飛后，載機加載“預熱”指令，此時載機的供電使導引頭的陀螺、晶振恒溫器和速調管燈絲處于通電工作狀態，即導引頭處于“加溫”狀態。導引頭艙測試時從設備來的+27V 加溫電一路送到發射機，用于發射機速調管燈絲預熱；另外一路經過二次電源兩個二極管后分別送到修正通道微波接收機和陀螺電源，為多路恒溫晶振提供加溫電并經陀螺電源轉化為三相交流電加至三自由度陀螺，驅動陀螺轉動。導引頭艙加溫沖擊電流異常，較常規值減少約2A 電流，原因可能為陀螺電源、三自由度陀螺、修正通道微波接收機和速調管四個組件中的一個或多個未能正常啟動工作。

結合以上故障原理分析，建立了導彈角度預置偏差不合格、導引頭艙角度指示執行誤差參數不合格及+27V 加溫沖擊電流異常故障樹（見圖1）。

圖1 故障樹

2.3 故障樹分析

從故障樹底事件可以看出，導引頭艙角度指示執行誤差不合格和加溫電沖擊電流異常均指向兩個共同的底事件——三自由度陀螺故障和陀螺電源故障。

1）陀螺電源故障

將三自由度陀螺與陀螺電源的連接斷開，對陀螺電源單獨供+27V 電后，用數字萬用表對接口3、4、5 腳（即A、B、C 三相）輸出電壓進行測試，A 相輸出電壓正常，B、C 三相均無電壓輸出，測試結果表明陀螺電源輸出電壓不正常。

2）三自由度陀螺故障

導引頭裝配合格后對陀螺電源測試，由合格陀螺電源對三自由度陀螺供三相交流電，該導引頭性能測試正常。表明三自由度陀螺性能正常。

3）修正通道微波接收機、速調管故障

針對+27V 加溫電沖擊電流異常，導引頭測試時自檢合格，除加溫沖擊電流小于常規值外，其他供電電壓電流均正常，使用合格陀螺電源對導引頭艙進行性能測試，修正通道靈敏度測試合格，發射機參數測試合格。因此，修正通道器件功能正常，發射機部件功能正常，排除修正通道微波接收機和速調管故障可能。

4）角跟蹤電路、位標器故障

針對角度指示執行誤差參數不合格，對位標器及角跟蹤電路進行排查。導引頭自檢時，位標器機械部分工作能力檢查標志GGFI 及直流放大器零位漂移補償標志GGW 均顯示合格，這兩個參數的測試基本覆蓋了角跟蹤電路的工作功能。此外，使用合格陀螺電源進行導引頭艙性能測試時，相關指標均合格，因此，排除角跟蹤電路和位標器故障可能。

綜上，導致導引頭艙角度指示執行誤差不合格和+27V 加溫沖擊電流異常的原因為陀螺電源故障。

2.4 故障定位

單獨對陀螺電源測試時，陀螺電源無三相交流電輸出，確認陀螺電源故障。故障原因為：陀螺電源B、C 相無輸出，不能驅動三自由度陀螺轉子運動，因而無法進行角度精指示且沖擊電流減小，從而導致導引頭艙測試“角度指示執行誤差不合格、+27V 加溫沖擊電流異常”以及全彈測試時“角度預置誤差Y、Z軸絕對值”不合格。

3 機理分析

3.1 陀螺電源工作原理

陀螺電源是導引頭艙組成部分之一，用于將+27V 直流電源轉換為三相交流電源，驅動三自由度陀螺電機運轉。導引頭測試時，由設備送給導引頭艙+27V 直流電源加溫電，經二次電源轉換，為陀螺電源提供+27V 工作電壓。陀螺電源原理框圖如圖2 所示。

圖2 陀螺電源原理框圖

陀螺電源主要功能組成包括電壓轉換模塊、信號發生單元、混合集成電路、濾波放大模塊四個部分。設備供給的+27V 直流電經過電壓轉換濾波分壓后產生不共地的±13.5V 電壓，為其他模塊提供工作電壓。信號發生單元是由運算放大器及其外圍電路組成的正弦波振蕩電路，能夠生成一個特定頻率的正弦波。混合集成電路（也稱為陀螺精密三相交流電源）將信號發生單元產生的正弦波分為三相相位差為120°的交流電壓，經后級濾波放大后產生線電壓為36V 的三相交流電，驅動陀螺電機運轉。

3.2 故障機理

對故障陀螺電源單獨供+27V 電壓，電壓轉換模塊輸出電壓實際測量值為+7.7V 和－19.2V（正常值應該為+13.5V 和－13.5V），經分析排查，因作為負載的混合集成電路故障使電壓轉換模塊輸出電壓異常，造成陀螺電源無三相電輸出。

對該故障混合集成電路拆殼分析，使用10 倍顯微鏡觀察，確定故障原因為內部氧化鈹基片斷裂導致表面印刷（－13.5V 電源）導體斷路，B 相、C 相無－13.5V 輸入電源，最終導致該混合集成電路B、C相無輸出信號。另外，由于受當時工藝水平所限，大面積氧化鈹基片難以保證100%合格，因此少量氧化鈹基片存在細微裂紋，經過高貯、溫循等篩選試驗后，基片與外殼焊接面間的空洞殘留氣體熱脹冷縮產生的應力使基片裂紋不斷擴大，最終導致基片斷裂。

4 故障排除

混合集成電路工作電流較大，焊盤直徑大，手工拆焊容易造成焊盤脫落，因此維修時適宜使用加熱均勻的自動拆焊臺拆裝。更換混合集成電路后，陀螺電源性能測試、溫度試驗合格，將修復陀螺電源裝回導引頭艙性能測試，各項指標均合格，加溫沖擊電流恢復常規值。

5 總結

本文針對角度指示執行誤差參數不合格及加溫沖擊電流異常進行了故障原理分析，定位故障部件并確定了具體故障點。由于陀螺電源故障直接造成三自由度陀螺不工作，導引頭目標精預定不能實現，導致導引頭測試項中關于角度跟蹤回路參數性能均不合格。本次故障模式分析為類似故障及加溫沖擊電流異常提供了排故思路和方法。