某型產(chǎn)品未成功發(fā)射案例分析

程豐 方武震 陳斌 孟慶鑫 白正賓/ 國營洛陽丹城無線電廠 中國人民解放軍93 部隊

1 案例概述

一架載機攜帶一枚紅外型產(chǎn)品執(zhí)行某科目實彈打靶訓(xùn)練任務(wù)，駕駛員按壓發(fā)射按鈕，產(chǎn)品未成功從導(dǎo)軌式發(fā)射裝置上脫離，導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)射失敗。按照相關(guān)預(yù)案進行應(yīng)急處置后，對該枚產(chǎn)品未成功發(fā)射原因進行分析[1-3]。

通過檢查光測視頻，該枚產(chǎn)品按壓發(fā)射按鈕前載機飛行正常，產(chǎn)品截獲目標(biāo)正常，滿足發(fā)射條件。通過地面產(chǎn)品檢測發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的熱電池與氮氣瓶已工作，發(fā)動機未點燃工作。通過判讀飛參數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，駕駛員按鈕發(fā)射按鈕時間不到1s。

2 產(chǎn)品發(fā)射過程

載機通過發(fā)射裝置與產(chǎn)品實現(xiàn)物理連接，通過臍帶式電纜與產(chǎn)品實現(xiàn)電氣連接。產(chǎn)品發(fā)射過程大體分為以下3 個階段。

1）掛飛階段。產(chǎn)品通過發(fā)射裝置掛裝在載機上，由載機提供的三相交流電源和高壓氮氣通過臍帶式電纜為產(chǎn)品供電供氣。三相交流電源主要供給產(chǎn)品導(dǎo)引系統(tǒng)，滿足其對紅外目標(biāo)的探測與跟蹤；高壓氮氣主要用于對紅外探測器進行制冷。產(chǎn)品穩(wěn)定截獲目標(biāo)并構(gòu)成發(fā)射條件，將進入發(fā)射階段。

2）發(fā)射階段。滿足發(fā)射條件后駕駛員按壓發(fā)射按鈕，產(chǎn)品接收發(fā)射指令，彈上供電供氣裝置啟動，發(fā)射裝置與彈上供電供氣裝置共同工作。載機接收反饋電壓信號后點燃發(fā)動機，當(dāng)發(fā)動機推力達到一定值時，產(chǎn)品克服發(fā)射裝置的鎖制力開始運動，剪切產(chǎn)品供電供氣插頭，產(chǎn)品開始自主供電供氣并完成產(chǎn)品與載機的物理分離[4-6]。

3）自主飛行階段。產(chǎn)品與發(fā)射架分離后，完成中末制導(dǎo)過程。產(chǎn)品通過控制舵面調(diào)整飛行姿態(tài)，自主飛向目標(biāo)，滿足條件后起爆戰(zhàn)斗部。

掛飛階段載機必須向產(chǎn)品供電供氣，產(chǎn)品才能正常工作。座艙提供35V直流電，經(jīng)發(fā)射裝置轉(zhuǎn)換成三相交流電后為產(chǎn)品陀螺系統(tǒng)供電；同時，座艙提供高壓氮氣，用于產(chǎn)品探測器致冷，并作為工作介質(zhì)驅(qū)動位標(biāo)器跟蹤目標(biāo)或隨動雷達。自主飛行階段完全由產(chǎn)品自主供電供氣，發(fā)射階段則是載機向產(chǎn)品供電供氣轉(zhuǎn)向產(chǎn)品自主供電氣的轉(zhuǎn)換階段。

3 發(fā)射原理

光測視頻、飛參數(shù)據(jù)、產(chǎn)品檢測結(jié)果表明，產(chǎn)品掛飛階段正常，并且在發(fā)射階段接收到發(fā)射指令，但沒有點燃發(fā)動機。因此，可以初步判斷該枚產(chǎn)品在發(fā)射階段出現(xiàn)故障。

在發(fā)射階段，載機座艙內(nèi)主控開關(guān)控制的35V 電壓，有3 個主要功能：一是激活熱電池，二是啟動氮氣瓶，三是點燃發(fā)動機。這3 個功能在發(fā)射指令的控制下，按照激活熱電池→啟動氮氣瓶→點燃發(fā)動機的順序進行。

3.1 激活熱電池

來自載機主控開關(guān)的35V 電壓，經(jīng)過發(fā)射裝置線路輸送到產(chǎn)品發(fā)動機電火電纜D 端（點火電纜C、D 間短路），再由點火電纜C 端通過發(fā)射裝置回路返回到K1 繼電器觸點一端。按壓發(fā)射按鈕后，發(fā)射裝置內(nèi)K1 繼電器線圈接通，K1 繼電器開關(guān)觸點吸合導(dǎo)通，35V 電壓信號到達產(chǎn)品熱電池，開始激活熱電池。

熱電池又叫熔鹽電池、熱激活儲備電池，貯存時電解質(zhì)為不導(dǎo)電的固體，可通過電激活或機械激活的方式引燃其內(nèi)部的加熱藥劑，使電解質(zhì)熔融成為離子導(dǎo)體而被激活使用。熱電池主要包括鎂/五氧化二釩熱電池、鈣/硫酸鉛熱電池、LAN 硫化物熱電池、鋰合金－硫化鐵熱電池[7，8]。熱電池的優(yōu)點有[9]：貯存時間可達幾十年，可快速激活，可在-55～+85℃寬環(huán)境溫度范圍內(nèi)使用，內(nèi)阻低而特別適合大電流大脈沖放電，安裝方便、可靠性高等，熱電池典型輸出電壓如圖1 所示。

圖1 熱電池典型輸出電壓

熱電池接受激活信號后，經(jīng)過短暫的激活時間t1，輸出電壓值達到規(guī)定的下限值u1，然后迅速上升至最大峰值電壓u2。此后，經(jīng)過短時間內(nèi)達到最大工作時間t2。熱電池激活后不再受K1 繼電器控制，自主輸出工作電壓在u1～u2之間。按壓時間滿足熱電池激活時間，熱電池電爆管阻值的實際檢測結(jié)果也表明熱電池已被激活。

氮氣瓶激活和熱電池激活均使用電爆管；發(fā)動機激活使用點火器，它也是電爆管的一種。電爆管也稱為電雷管。在產(chǎn)品中使用的是瞬發(fā)類雷管，是指在電能作用下立即起爆的電雷管，又稱瞬時電雷管。從通電到起爆的時間為毫秒級。其瞬時起爆的均一性取決于電雷管的全電阻和橋絲電阻。因此，在產(chǎn)品出廠前和使用前都應(yīng)檢測全電阻，全電阻的誤差越小，起爆的均一性越好[9，10]。

3.2 啟動氮氣瓶

熱電池激活后，熱電池輸出的工作電壓到達點火控制電路，點火控制電路中有比較器電路。當(dāng)熱電池輸出電壓低于35V 時，比較器輸出低電平，K2 繼電器線圈不導(dǎo)通，因而K2 繼電器不工作；一旦熱電池輸出電壓大于35V，比較器將輸出高電平，K2 繼電器線圈接通，K2 繼電器的兩組開關(guān)觸點吸合導(dǎo)通。K2 繼電器的兩路開關(guān)導(dǎo)通后，一路開關(guān)將來自主控開關(guān)的35V 信號傳送到氮氣瓶電爆管，激活氮氣瓶電爆管，啟動氮氣瓶開始工作。氮氣瓶工作后不再受K1 和K2 繼電器的控制，自主為產(chǎn)品供氣。氮氣瓶電爆管阻值實際檢測結(jié)果表明氮氣瓶已啟動。

3.3 點燃發(fā)動機

K2 繼電器另一路開關(guān)將發(fā)射信號傳送到發(fā)動機開關(guān)。正常情況下，發(fā)動機開關(guān)接收發(fā)射按鈕傳來的信號后，發(fā)射電壓信號經(jīng)點火電纜送至發(fā)動機點火器（A-B），使點火器工作，起動發(fā)動機工作。當(dāng)發(fā)動機推力達到一定值時，產(chǎn)品克服發(fā)射裝置的鎖制力開始運動，產(chǎn)品臍帶式電纜插座被剪切并從發(fā)生裝置上脫離。

4 案例原因分析

通過上述發(fā)射原理的分析可知，整個發(fā)射過程需要滿足：K1 繼電器閉合，熱電池激活，點火控制電路工作，K2繼電器工作，發(fā)動機開關(guān)接通，發(fā)動機點火器工作，機彈物理分離。

通過分析可知，整個發(fā)射過程中，發(fā)射信號持續(xù)時間短，發(fā)射指令未在發(fā)射信號持續(xù)保持時間內(nèi)傳遞到發(fā)動機。同時，為了排查點火線路，使用儀器檢查點火線路6 次均正常，通過長按、點按方式多次檢查“發(fā)射按鈕”，發(fā)射信號均能正常傳遞。

對該枚產(chǎn)品應(yīng)急處置后，在防爆間隔離放置后，對電池電爆管電阻、氮氣瓶電爆管電阻、點火電纜、保險執(zhí)行機構(gòu)均進行了檢測。檢查結(jié)果表明，產(chǎn)品熱電池曾經(jīng)激活，氮氣瓶曾經(jīng)激活，但發(fā)動機未點燃。

根據(jù)產(chǎn)品檢測結(jié)果以及上述分析得出該枚產(chǎn)品未成功發(fā)射的原因是：駕駛員按下“發(fā)射按鈕”，按照發(fā)射時序，彈上熱電池正常工作，氮氣瓶正常工作，但由于按壓時間不夠，導(dǎo)致發(fā)射指令中斷，產(chǎn)品發(fā)動機沒有接收到點火指令，產(chǎn)品發(fā)射中止。

5 結(jié)論

產(chǎn)品試驗環(huán)境復(fù)雜，人、機、靶、彈等組成復(fù)雜的武器系統(tǒng)。對失敗案例的具體分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品未成功發(fā)射的原因是操作未達到標(biāo)準(zhǔn)要求，致使發(fā)射指令中斷，產(chǎn)品發(fā)射中止，產(chǎn)品未離梁。