某型空空導彈近炸引信PF2故障典型案例分析

楊寧 王小琴 程曉雪 李田田 侯志軍

摘要：某型空空導彈為我軍常用武器裝備，日常維護測試時經常出現近炸引信PF2故障。本文通過對出現的PF2故障典型案例的分析，幫助維護人員采取合理、準確的措施進行分析、處理和排除故障，以對該裝備進行更好的維護。

關鍵詞：近炸引信;PF2;引信起爆;發射機;多普勒脈沖;虛焊

0引言

某型空空導彈為紅外型近距格斗彈，其近炸引信為主動電磁式，安裝在制導艙和戰斗部之間。利用多普勒效應判定接近目標的最佳距離，產生引爆信號，引爆戰斗部擊毀敵機。

該型空空導彈在日常維護測試時，需對近炸引信（PF）進行4項綜合測試，其中第2項測試（PF2）經常出現故障。由于所使用的測試設備采用程序化設計，在對PF2項目測試時，只顯示該PF2測試項目合格與否，不顯示不合格的具體項目和過程數據。因此，在該產品出現PF2故障時，維護人員很難快速、有效地排除故障。

本文對近年來PF2故障進行了梳理，歸納了幾類典型案例，并對具體案例進行原理分析和總結，希望以此增強維護人員對該型故障的分析、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、中頻系統、邏輯系統、電源系統、保險執行系統、主線束和天線等組成。

射頻系統產生一個fn調頻信號，并將其通過兩根發射天線發射出去，兩根接收天線接收到從目標反射回來的信號后，將其與本振信號進行混頻，混頻后的信號送至中頻系統，中頻系統產生A、B兩路信號，送至邏輯系統，產生多普勒脈沖（cc）信號，如圖1所示。

多普勒脈沖（cc）信號是接近脈沖和離開脈沖的疊加信號，該信號由邏輯系統產生，如圖2所示。cc脈沖信號為測試專用信號，可顯示彈目交會狀態下接近脈沖信號和離開脈沖信號的情況，直觀地反映了產品的工作狀態。

在進行PF2測試時，每次彈目交會時引信連續計夠M個接近脈沖后產生引信解除保險（PF ARM）信號，在有PF ARM信號的情況下連續計夠N個離開脈沖后，邏輯系統產生引信起爆1（PF DETl）信號、近炸引信起爆2（PF DET2）信號，如圖3所示。

2PF2測試過程及原理

PF2測試是檢查目標存在時的引信信號。在測試中，由設備的引信測試單元產生不同頻率的多普勒信號，模擬導彈接近目標的相對速度，用不同的延遲時間模擬導彈和目標的距離，用發射信號功率的高低模擬目標的大小。

本項測試中，設備的引信測試單元利用1對天線高功率發射三種不同頻率的多普勒信號，通過長延遲送至引信接收機，引信對接收到的信號進行處理，產生各種信號。由于所使用的三種多普勒信號的頻率都在引信探測的有效頻率范圍之內，所以引信產生的各種信號均應是合格的。

每個測試階段要按預定順序檢查下列信號：

近炸引信工作1（PF ACTl）信號;

近炸引信解除保險（PF ARM）信號;

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;

多普勒脈沖（cc）信號;

對數放大器（LOG、AMP）信號;

解除保險+戰斗部（ARMING+WH）信號;

發射機電壓22V和5V（VCC2）;

電爆管電容器（SQUIB CAP）充電測試;

遙測啟動（TEL ACT）信號和假報警測試。

以上檢測信號對應引信信號的流程已在如圖1中標出。

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

3PF2檢測時序及檢測信號

3.1 ALOG信號和SD2信號到達引信時檢查

1）引信工作1（PFACTl）信號

在接收到來自制導艙的ALOG信號后的一定時間內，該信號應從引信輸送到引信測試器。

2）發射機電壓22V和5V（VCC2）

在ALOG信號產生后的一定時間內，22V應達到20.7-23.2V范圍，5V（VCC2）應達到4.5-6.0V范圍;在ALOG信號消失后的一定時間內，22V電壓應下降到5V以下，5V（VCC2）電壓應下降到2V以下。

3.2目標信號到達引信時檢查

1）多普勒脈沖信號

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

2）對數放大器（LOG、AMP）信號

在目標信號到達后的一定時間內，引信測試器檢查此信號電平應超過要求的幅值。

3.3 SD3產生時檢查

1）電爆管電容器（SQUIB CAP）充電測試

在SD3信號到達引信后的一定時間內，兩個電爆管電容器所充的電壓都應超過要求的幅值。

2）遙測啟動（TELACT）信號

在SD3信號到達引信后的一定時間內，檢查此信號電平應超過要求的幅值。

3.4檢查引信解除保險（PF ARM）信號

在引信探測到目標信號并連續計算了M個接近多普勒脈沖后，該信號應在引信中產生。

3.5在引信連續計算了N個離開多普勒脈沖后檢查

在引信探測到目標信號并連續計算了N個離開多普勒脈沖后，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。

1）引信起爆1（PFDETl）

在引信連續計算了N個多普勒離開脈沖后，引信應產生該信號。

2）引信起爆2（PF DET2）

在引信起爆1產生后的一定時問內，引信應產生該信號。

3）電爆管（SQUIB）脈沖信號

在引信起爆2、碰撞開關信號、自毀信號到達后一定時間內，引信測試器檢查電爆管A和電爆管B脈沖是否同時存在，且脈沖電平應超過要求的幅值，脈沖寬度應滿足一定要求。

3.6在沒有目標和引信發射時檢查

在沒有目標和引信發射時的情況下，檢查假報警。

4PF2故障樹

經過分析得出，產生PF2故障的可能原因有三個，一是引信電路不穩定，二是射頻系統輸出異常，三是主線束線路存在接觸不良。詳細分支及故障討如圖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，每個焊接套管內部均有兩個焊錫環，如圖5所示，加熱焊接套管后，焊錫環融化包裹導線線芯，從而連接同軸電纜和導線。由于對焊錫套管加熱時間不夠或者加熱部位不對，導致焊錫套管欠熱，焊錫形成結塊，焊錫環未充分融化包裹導線線芯，使該處焊接套管焊點虛焊，同軸電纜和導線連接不好。引信測試時晃動焊接套管，引信故障時有時無，測試時就出現PF2故障。

2）典型故障現象

包括：故障可能時有時無;對數放大器（LOG、AMP）信號不穩定。

3）預防措施

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

5.2電路板虛焊

1）故障原因

一枚引信PF2偶發不合格，觀察故障時的cc脈沖信號，發現該引信的第4個離開脈沖為正脈沖（離開脈沖應為負脈沖），如圖6所示，此時近炸引信起爆1（PF DETl）輸出出現異常，導致PF2測試不合格，測試終止。

Cc脈沖信號是由邏輯系統產生的，A、B兩路中頻信號分別通過門限電路、鑒相電路后，經過相加器疊加成cc脈沖信號。在故障復現過程中，邏輯。系統上所焊接并引線監測的6個點，都在這些電路中，是產生cc脈沖信號的關鍵點。cc脈沖信號的第4個離開脈沖本應為負脈沖，卻成了正脈沖，說明這些焊點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

對該引信的邏輯系統上的6個焊點進行重新焊接，重新裝配后進行測試，多次測試結果均合格。

由于焊點虛焊很難通過單板測試或者目視檢查的手段發現，為防止再次出現此類問題，特制定以下預防措施：產品在入廠測試時，使用示波器監測PF2測試狀態下的cc脈沖信號，若cc脈沖信號出現脈沖突變現象，則對該產品進行重點監測，以防止此類問題發生。

5.3射頻系統輸出不穩定

對該枚引信進行單獨測試和信號監測，發現在沒有導彈與目標模擬交會時，cc脈沖信號中出現了干擾脈沖信號，該干擾脈沖信號出現頻率很低。同時監測了中頻系統上的3個信號a、b、c（為中頻系統的內部信號），如圖7所示。

由圖7可見，出現干擾脈沖信號時，中頻系統的a信號、b信號波形同步出現了干擾毛刺。從圖1的引信原理圖可以看出，由于中頻系統的a信號、b信號出現的干擾毛刺，導致中頻系統的A、B兩路信號異常，從而導致邏輯系統的cc脈沖信號異常，最終導致測試PF2不合格。

引信測試時，射頻系統產生的一個fo調頻信號由發射天線發射后，測試設備對發射信號進行調制，產生所需要的多普勒頻移，并將其與反射信號fo進行一次混頻，送至中頻系統，經過一次混頻后的信號在中頻系統內與中頻系統產生的本振信號進行二次混頻，混頻后的信號為含有多普勒信息的A、B兩路信號，隨后送至邏輯系統，產生多普勒cc脈沖信號。引信混頻原理如圖8所示。

該產品PF2不合格的故障時機發生在導彈與目標模擬交會前，此時射頻系統發射的射頻信號不會被設備調制，可以理解為fd等于0，信號經過二次混頻后也不會產生多普勒頻移fd，此時cc脈沖信號應為高電平。

但是，如果此時射頻系統輸出頻率不穩定，單位時間內頻率漂移量過大，當進行一次混頻時，射頻系統頻率已經由fo變為fo，此時便產生了頻率差，引信將該頻率差誤認為是“多普勒頻移”，這個“多普勒頻移”在經過二次混頻，通過中頻系統、邏輯系統后產生了cc脈沖信號，即如圖7所示的干擾脈沖信號，并最終導致了PF2不合格。

5.4中頻系統性能參數臨界

中頻系統的工作原理如圖9所示，晶體振蕩器產生的本振信號分為兩路，一路分別與A、B兩路的輸入信號進行混頻，產生A輸出和B輸出;一路產生調制信號。在產品通電時，中頻系統工作，晶體振蕩器隨之開始產生本振信號，由于處在同一塊電路板中，不可避免地對A、B兩路產生交叉干擾。

中頻系統測試項目中的“從本機振蕩到中頻B輸出的交叉電壓”，就是為了考核該項指標。

如果該項指標超差，此時晶體振蕩器對電路的交叉干擾過大，就會影響電路中A、B兩路信號的正常傳輸，或者在沒有A、B兩路的輸入信號時產生干擾信號，進而影響A、B兩路的輸出信號，從而造成PF2不合格。

該PF2偶發不合格產品的中頻系統測試結果中，“從本機振蕩到中頻B輸出的交叉電壓”項的測試值處于臨界狀態，就有可能出現晶體振蕩器影響B路信號輸出的情況，進而造成PF2的偶發不合格。

中頻系統測試中的“從本機振蕩到中頻B輸出的交叉電壓”項指標反映了中頻系統在無輸入信號時，電路板上的晶體振蕩器（產生中頻信號）對B路的影響程度，也反應了電路板B路的抗干擾性能。針對該測試項目檢測了其他兩枚合格產品的中頻系統，測試值均為非臨界值。從原理和PF2故障時的現象可以看出，當該項指標處于臨界狀態時，可能引起中頻系統B路輸出異常，進而造成PF2偶發不合格。

6總結

在實際的近炸引信產品排故過程中，由于涉及射頻系統、中頻系統、邏輯系統和電源系統，導致產品不合格的因素眾多，應根據實際情況對產品進行總體故障分析，然后采集故障信號，根據信號流程、產品原理逐步確定故障點。