楊寧 王小琴 程曉雪 李田田 侯志軍

摘要：某型空空導(dǎo)彈為我軍常用武器裝備，日常維護(hù)測試時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)近炸引信PF2故障。本文通過對(duì)出現(xiàn)的PF2故障典型案例的分析，幫助維護(hù)人員采取合理、準(zhǔn)確的措施進(jìn)行分析、處理和排除故障，以對(duì)該裝備進(jìn)行更好的維護(hù)。

關(guān)鍵詞：近炸引信;PF2;引信起爆;發(fā)射機(jī);多普勒脈沖;虛焊

0引言

某型空空導(dǎo)彈為紅外型近距格斗彈，其近炸引信為主動(dòng)電磁式，安裝在制導(dǎo)艙和戰(zhàn)斗部之間。利用多普勒效應(yīng)判定接近目標(biāo)的最佳距離，產(chǎn)生引爆信號(hào)，引爆戰(zhàn)斗部擊毀敵機(jī)。

該型空空導(dǎo)彈在日常維護(hù)測試時(shí)，需對(duì)近炸引信（PF）進(jìn)行4項(xiàng)綜合測試，其中第2項(xiàng)測試（PF2）經(jīng)常出現(xiàn)故障。由于所使用的測試設(shè)備采用程序化設(shè)計(jì)，在對(duì)PF2項(xiàng)目測試時(shí)，只顯示該P(yáng)F2測試項(xiàng)目合格與否，不顯示不合格的具體項(xiàng)目和過程數(shù)據(jù)。因此，在該產(chǎn)品出現(xiàn)PF2故障時(shí)，維護(hù)人員很難快速、有效地排除故障。

本文對(duì)近年來PF2故障進(jìn)行了梳理，歸納了幾類典型案例，并對(duì)具體案例進(jìn)行原理分析和總結(jié)，希望以此增強(qiáng)維護(hù)人員對(duì)該型故障的分析、處理和排除能力。

1近炸引信工作原理

該型近炸引信由射頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)、邏輯系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、保險(xiǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、主線束和天線等組成。

射頻系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)fn調(diào)頻信號(hào)，并將其通過兩根發(fā)射天線發(fā)射出去，兩根接收天線接收到從目標(biāo)反射回來的信號(hào)后，將其與本振信號(hào)進(jìn)行混頻，混頻后的信號(hào)送至中頻系統(tǒng)，中頻系統(tǒng)產(chǎn)生A、B兩路信號(hào)，送至邏輯系統(tǒng)，產(chǎn)生多普勒脈沖（cc）信號(hào)，如圖1所示。

多普勒脈沖（cc）信號(hào)是接近脈沖和離開脈沖的疊加信號(hào)，該信號(hào)由邏輯系統(tǒng)產(chǎn)生，如圖2所示。cc脈沖信號(hào)為測試專用信號(hào)，可顯示彈目交會(huì)狀態(tài)下接近脈沖信號(hào)和離開脈沖信號(hào)的情況，直觀地反映了產(chǎn)品的工作狀態(tài)。

在進(jìn)行PF2測試時(shí)，每次彈目交會(huì)時(shí)引信連續(xù)計(jì)夠M個(gè)接近脈沖后產(chǎn)生引信解除保險(xiǎn)（PF ARM）信號(hào)，在有PF ARM信號(hào)的情況下連續(xù)計(jì)夠N個(gè)離開脈沖后，邏輯系統(tǒng)產(chǎn)生引信起爆1（PF DETl）信號(hào)、近炸引信起爆2（PF DET2）信號(hào)，如圖3所示。

2PF2測試過程及原理

PF2測試是檢查目標(biāo)存在時(shí)的引信信號(hào)。在測試中，由設(shè)備的引信測試單元產(chǎn)生不同頻率的多普勒信號(hào)，模擬導(dǎo)彈接近目標(biāo)的相對(duì)速度，用不同的延遲時(shí)間模擬導(dǎo)彈和目標(biāo)的距離，用發(fā)射信號(hào)功率的高低模擬目標(biāo)的大小。

本項(xiàng)測試中，設(shè)備的引信測試單元利用1對(duì)天線高功率發(fā)射三種不同頻率的多普勒信號(hào)，通過長延遲送至引信接收機(jī)，引信對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生各種信號(hào)。由于所使用的三種多普勒信號(hào)的頻率都在引信探測的有效頻率范圍之內(nèi)，所以引信產(chǎn)生的各種信號(hào)均應(yīng)是合格的。

每個(gè)測試階段要按預(yù)定順序檢查下列信號(hào)：

近炸引信工作1（PF ACTl）信號(hào);

近炸引信解除保險(xiǎn)（PF ARM）信號(hào);

近炸引信起爆1（PFDETl）;

近炸引信起爆2（PF DET2）;

電爆管（SQUm）脈沖信號(hào);

多普勒脈沖（cc）信號(hào);

對(duì)數(shù)放大器（LOG、AMP）信號(hào);

解除保險(xiǎn)+戰(zhàn)斗部（ARMING+WH）信號(hào);

發(fā)射機(jī)電壓22V和5V（VCC2）;

電爆管電容器（SQUIB CAP）充電測試;

遙測啟動(dòng)（TEL ACT）信號(hào)和假報(bào)警測試。

以上檢測信號(hào)對(duì)應(yīng)引信信號(hào)的流程已在如圖1中標(biāo)出。

在測試過程中，如遇某一信號(hào)不合格，測試電路立即產(chǎn)生故障信號(hào)，輸送到故障加法器，使PF2指示燈亮紅燈，并終止測試;如所有被測信號(hào)都合格，則PF2指示燈亮綠燈。

3PF2檢測時(shí)序及檢測信號(hào)

3.1 ALOG信號(hào)和SD2信號(hào)到達(dá)引信時(shí)檢查

1）引信工作1（PFACTl）信號(hào)

在接收到來自制導(dǎo)艙的ALOG信號(hào)后的一定時(shí)間內(nèi)，該信號(hào)應(yīng)從引信輸送到引信測試器。

2）發(fā)射機(jī)電壓22V和5V（VCC2）

在ALOG信號(hào)產(chǎn)生后的一定時(shí)間內(nèi)，22V應(yīng)達(dá)到20.7-23.2V范圍，5V（VCC2）應(yīng)達(dá)到4.5-6.0V范圍;在ALOG信號(hào)消失后的一定時(shí)間內(nèi)，22V電壓應(yīng)下降到5V以下，5V（VCC2）電壓應(yīng)下降到2V以下。

3.2目標(biāo)信號(hào)到達(dá)引信時(shí)檢查

1）多普勒脈沖信號(hào)

此項(xiàng)是檢查多普勒脈沖信號(hào)的寬度和電平。PF2測試時(shí)，測試電路檢查來自引信的離開多普勒脈沖，其脈沖寬度應(yīng)滿足一定要求。

2）對(duì)數(shù)放大器（LOG、AMP）信號(hào)

在目標(biāo)信號(hào)到達(dá)后的一定時(shí)間內(nèi)，引信測試器檢查此信號(hào)電平應(yīng)超過要求的幅值。

3.3 SD3產(chǎn)生時(shí)檢查

1）電爆管電容器（SQUIB CAP）充電測試

在SD3信號(hào)到達(dá)引信后的一定時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)電爆管電容器所充的電壓都應(yīng)超過要求的幅值。

2）遙測啟動(dòng)（TELACT）信號(hào)

在SD3信號(hào)到達(dá)引信后的一定時(shí)間內(nèi)，檢查此信號(hào)電平應(yīng)超過要求的幅值。

3.4檢查引信解除保險(xiǎn)（PF ARM）信號(hào)

在引信探測到目標(biāo)信號(hào)并連續(xù)計(jì)算了M個(gè)接近多普勒脈沖后，該信號(hào)應(yīng)在引信中產(chǎn)生。

3.5在引信連續(xù)計(jì)算了N個(gè)離開多普勒脈沖后檢查

在引信探測到目標(biāo)信號(hào)并連續(xù)計(jì)算了N個(gè)離開多普勒脈沖后，檢查引信起爆1（PF DETl）、引信起爆2（PF DET2）和電爆管（SQUIB）脈沖信號(hào)。

1）引信起爆1（PFDETl）

在引信連續(xù)計(jì)算了N個(gè)多普勒離開脈沖后，引信應(yīng)產(chǎn)生該信號(hào)。

2）引信起爆2（PF DET2）

在引信起爆1產(chǎn)生后的一定時(shí)問內(nèi)，引信應(yīng)產(chǎn)生該信號(hào)。

3）電爆管（SQUIB）脈沖信號(hào)

在引信起爆2、碰撞開關(guān)信號(hào)、自毀信號(hào)到達(dá)后一定時(shí)間內(nèi)，引信測試器檢查電爆管A和電爆管B脈沖是否同時(shí)存在，且脈沖電平應(yīng)超過要求的幅值，脈沖寬度應(yīng)滿足一定要求。

3.6在沒有目標(biāo)和引信發(fā)射時(shí)檢查

在沒有目標(biāo)和引信發(fā)射時(shí)的情況下，檢查假報(bào)警。

4PF2故障樹

經(jīng)過分析得出，產(chǎn)生PF2故障的可能原因有三個(gè)，一是引信電路不穩(wěn)定，二是射頻系統(tǒng)輸出異常，三是主線束線路存在接觸不良。詳細(xì)分支及故障討如圖4所示。

5典型案例分析

5.1主線束焊接套管虛焊

1）故障原因

主線束上有5處焊接套管，每個(gè)焊接套管內(nèi)部均有兩個(gè)焊錫環(huán)，如圖5所示，加熱焊接套管后，焊錫環(huán)融化包裹導(dǎo)線線芯，從而連接同軸電纜和導(dǎo)線。由于對(duì)焊錫套管加熱時(shí)間不夠或者加熱部位不對(duì)，導(dǎo)致焊錫套管欠熱，焊錫形成結(jié)塊，焊錫環(huán)未充分融化包裹導(dǎo)線線芯，使該處焊接套管焊點(diǎn)虛焊，同軸電纜和導(dǎo)線連接不好。引信測試時(shí)晃動(dòng)焊接套管，引信故障時(shí)有時(shí)無，測試時(shí)就出現(xiàn)PF2故障。

2）典型故障現(xiàn)象

包括：故障可能時(shí)有時(shí)無;對(duì)數(shù)放大器（LOG、AMP）信號(hào)不穩(wěn)定。

3）預(yù)防措施

包括：引信初測時(shí)使用竹簽進(jìn)行觸碰檢查;引信在高低溫測試前，使用竹簽再次進(jìn)行觸碰檢查。

5.2電路板虛焊

1）故障原因

一枚引信PF2偶發(fā)不合格，觀察故障時(shí)的cc脈沖信號(hào)，發(fā)現(xiàn)該引信的第4個(gè)離開脈沖為正脈沖（離開脈沖應(yīng)為負(fù)脈沖），如圖6所示，此時(shí)近炸引信起爆1（PF DETl）輸出出現(xiàn)異常，導(dǎo)致PF2測試不合格，測試終止。

Cc脈沖信號(hào)是由邏輯系統(tǒng)產(chǎn)生的，A、B兩路中頻信號(hào)分別通過門限電路、鑒相電路后，經(jīng)過相加器疊加成cc脈沖信號(hào)。在故障復(fù)現(xiàn)過程中，邏輯。系統(tǒng)上所焊接并引線監(jiān)測的6個(gè)點(diǎn)，都在這些電路中，是產(chǎn)生cc脈沖信號(hào)的關(guān)鍵點(diǎn)。cc脈沖信號(hào)的第4個(gè)離開脈沖本應(yīng)為負(fù)脈沖，卻成了正脈沖，說明這些焊點(diǎn)中之一或某些存在虛焊，造成引信起爆1（PFDETl）輸出異常，使PF2測試不合格。

2）糾正措施

對(duì)該引信的邏輯系統(tǒng)上的6個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行重新焊接，重新裝配后進(jìn)行測試，多次測試結(jié)果均合格。

由于焊點(diǎn)虛焊很難通過單板測試或者目視檢查的手段發(fā)現(xiàn)，為防止再次出現(xiàn)此類問題，特制定以下預(yù)防措施：產(chǎn)品在入廠測試時(shí)，使用示波器監(jiān)測PF2測試狀態(tài)下的cc脈沖信號(hào)，若cc脈沖信號(hào)出現(xiàn)脈沖突變現(xiàn)象，則對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，以防止此類問題發(fā)生。

5.3射頻系統(tǒng)輸出不穩(wěn)定

對(duì)該枚引信進(jìn)行單獨(dú)測試和信號(hào)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)在沒有導(dǎo)彈與目標(biāo)模擬交會(huì)時(shí)，cc脈沖信號(hào)中出現(xiàn)了干擾脈沖信號(hào)，該干擾脈沖信號(hào)出現(xiàn)頻率很低。同時(shí)監(jiān)測了中頻系統(tǒng)上的3個(gè)信號(hào)a、b、c（為中頻系統(tǒng)的內(nèi)部信號(hào)），如圖7所示。

由圖7可見，出現(xiàn)干擾脈沖信號(hào)時(shí)，中頻系統(tǒng)的a信號(hào)、b信號(hào)波形同步出現(xiàn)了干擾毛刺。從圖1的引信原理圖可以看出，由于中頻系統(tǒng)的a信號(hào)、b信號(hào)出現(xiàn)的干擾毛刺，導(dǎo)致中頻系統(tǒng)的A、B兩路信號(hào)異常，從而導(dǎo)致邏輯系統(tǒng)的cc脈沖信號(hào)異常，最終導(dǎo)致測試PF2不合格。

引信測試時(shí)，射頻系統(tǒng)產(chǎn)生的一個(gè)fo調(diào)頻信號(hào)由發(fā)射天線發(fā)射后，測試設(shè)備對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生所需要的多普勒頻移，并將其與反射信號(hào)fo進(jìn)行一次混頻，送至中頻系統(tǒng)，經(jīng)過一次混頻后的信號(hào)在中頻系統(tǒng)內(nèi)與中頻系統(tǒng)產(chǎn)生的本振信號(hào)進(jìn)行二次混頻，混頻后的信號(hào)為含有多普勒信息的A、B兩路信號(hào)，隨后送至邏輯系統(tǒng)，產(chǎn)生多普勒cc脈沖信號(hào)。引信混頻原理如圖8所示。

該產(chǎn)品PF2不合格的故障時(shí)機(jī)發(fā)生在導(dǎo)彈與目標(biāo)模擬交會(huì)前，此時(shí)射頻系統(tǒng)發(fā)射的射頻信號(hào)不會(huì)被設(shè)備調(diào)制，可以理解為fd等于0，信號(hào)經(jīng)過二次混頻后也不會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移fd，此時(shí)cc脈沖信號(hào)應(yīng)為高電平。

但是，如果此時(shí)射頻系統(tǒng)輸出頻率不穩(wěn)定，單位時(shí)間內(nèi)頻率漂移量過大，當(dāng)進(jìn)行一次混頻時(shí)，射頻系統(tǒng)頻率已經(jīng)由fo變?yōu)閒o，此時(shí)便產(chǎn)生了頻率差，引信將該頻率差誤認(rèn)為是“多普勒頻移”，這個(gè)“多普勒頻移”在經(jīng)過二次混頻，通過中頻系統(tǒng)、邏輯系統(tǒng)后產(chǎn)生了cc脈沖信號(hào)，即如圖7所示的干擾脈沖信號(hào)，并最終導(dǎo)致了PF2不合格。

5.4中頻系統(tǒng)性能參數(shù)臨界

中頻系統(tǒng)的工作原理如圖9所示，晶體振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)分為兩路，一路分別與A、B兩路的輸入信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生A輸出和B輸出;一路產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。在產(chǎn)品通電時(shí)，中頻系統(tǒng)工作，晶體振蕩器隨之開始產(chǎn)生本振信號(hào)，由于處在同一塊電路板中，不可避免地對(duì)A、B兩路產(chǎn)生交叉干擾。

中頻系統(tǒng)測試項(xiàng)目中的“從本機(jī)振蕩到中頻B輸出的交叉電壓”，就是為了考核該項(xiàng)指標(biāo)。

如果該項(xiàng)指標(biāo)超差，此時(shí)晶體振蕩器對(duì)電路的交叉干擾過大，就會(huì)影響電路中A、B兩路信號(hào)的正常傳輸，或者在沒有A、B兩路的輸入信號(hào)時(shí)產(chǎn)生干擾信號(hào)，進(jìn)而影響A、B兩路的輸出信號(hào)，從而造成PF2不合格。

該P(yáng)F2偶發(fā)不合格產(chǎn)品的中頻系統(tǒng)測試結(jié)果中，“從本機(jī)振蕩到中頻B輸出的交叉電壓”項(xiàng)的測試值處于臨界狀態(tài)，就有可能出現(xiàn)晶體振蕩器影響B(tài)路信號(hào)輸出的情況，進(jìn)而造成PF2的偶發(fā)不合格。

中頻系統(tǒng)測試中的“從本機(jī)振蕩到中頻B輸出的交叉電壓”項(xiàng)指標(biāo)反映了中頻系統(tǒng)在無輸入信號(hào)時(shí)，電路板上的晶體振蕩器（產(chǎn)生中頻信號(hào)）對(duì)B路的影響程度，也反應(yīng)了電路板B路的抗干擾性能。針對(duì)該測試項(xiàng)目檢測了其他兩枚合格產(chǎn)品的中頻系統(tǒng)，測試值均為非臨界值。從原理和PF2故障時(shí)的現(xiàn)象可以看出，當(dāng)該項(xiàng)指標(biāo)處于臨界狀態(tài)時(shí)，可能引起中頻系統(tǒng)B路輸出異常，進(jìn)而造成PF2偶發(fā)不合格。

6總結(jié)

在實(shí)際的近炸引信產(chǎn)品排故過程中，由于涉及射頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)、邏輯系統(tǒng)和電源系統(tǒng)，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格的因素眾多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體故障分析，然后采集故障信號(hào)，根據(jù)信號(hào)流程、產(chǎn)品原理逐步確定故障點(diǎn)。