某導彈“發射機功率指示”參數故障分析與排除

郭曉華 付強 高希輝

摘要：針對某導彈測試“發射機功率指示”不合格故障，進行了故障分析，建立了故障樹，確定了故障原因，最終將故障定位并解決，再次進行導彈性能測試，結果表明該故障已排除。

關鍵詞：發射機；速調管；故障分析

Keywords：transmitter；klystron；failure analysis

1故障描述

某導彈外場測試故障為“發射機功率指示”不合格（小于指標要求），該導彈入廠測試時，故障現象與外場測試一致。

2問題定位

此故障發生在導彈中末制導交接段，此時導引頭加高壓，發射機產生的微波能量經環行器和主動通道天線輻射出去，同時微波能量在導引頭艙發射機內部轉化為電壓信號通過導引頭艙插座ZXS11引腳8輸出，由測試設備檢測是否合格。根據以上分析，造成“發射機功率指示”不合格的原因應為導引頭艙故障。

單獨對導引頭艙進行測試，導引頭艙故障為“有效輻射功率”“發射機功率指示電壓”不合格。導引頭艙發射機參數測試測試過程如下：

1）測試設備提供+27V“加溫”電壓，發射機速調管燈絲處于通電工作狀態；

2）兩分鐘后，由測試設備給產品提供“準備”電壓，導引頭進行自檢，正常時給出“主動通道準備好”信號。同時，無線電修正通道也進行自檢，正常時給出“無線電修正通道準備好”信號；

3）給導引頭“接通發射機”指令，同時測試設備給導引頭艙加高壓電，發射機產生的微波能量經環行器和主動通道天線輻射出去，通過屏蔽裝置測試發射機有效輻射功率和探測脈沖寬度。另外，微波能量經電纜44XW1到發射機的控制信號形成器，形成的發射機功率指示電壓通過導引頭艙插座ZXS11引腳8輸出。

3故障樹建立及分析

為了查明該導彈故障原因，結合外場測試結果和工廠導引頭艙測試結果，建立了“發射機參數”不合格故障樹，如圖1所示。由圖1可知，“發射機功率指示”不合格與5個底事件有關。根據故障樹對底事件進行排查。

1）電纜44XW1故障

發射機功率指示電壓是發射機產生的微波能量經電纜44XW1到發射機的控制信號形成器，形成的發射機功率指示電壓通過導引頭艙插座ZXS11的引腳8輸出到設備進行測量得出。若電纜44XW1故障，則發射機功率指示電壓值為零。該導彈和導引頭艙發射機功率指示電壓值測試值不為零，則表明電纜44XW1性能正常。

該底事件可以排除。

2）波導傳輸檢波裝置故障

更換合格的波導傳輸檢波裝置，該導引頭艙發射機有效輻射功率、發射機功率指示電壓測試依舊不合格，說明該導引頭艙的波導傳輸檢波裝置性能正常。

該底事件可以排除。

3）主振源故障

對該導引頭艙發射機進行測試，主振源輸出的測試信號、本振信號正常，說明該導引頭艙主振源性能正常。

該底事件可以排除。

4）速調管故障

更換合格的速調管，該導引頭艙發射機有效輻射功率、發射機功率指示電壓測試合格。

該底事件不能排除。

5）控制信號形成器故障

控制信號形成器是將發射機產生的微波能量轉化為發射機功率指示電壓輸出。微波能量經電纜44XP1到控制信號形成器，轉化為電壓信號，經放大后從 35腳輸出，如圖2所示。通過改變電阻44R8*阻值，可改變發射機功率指示電壓輸出值。該發射機更換速調管后，導引頭艙發射機有效輻射功率、發射機功率指示電壓測試均合格，所以該導引頭艙控制信號形成器性能正常。

該底事件可以排除。

根據對故障樹底事件的分析和驗證結果，可以得出以下結論：導致導彈“發射機功率指示”測試不合格頂事件的5項底事件中，電纜44XW1故障、波導傳輸檢波裝置故障、主振源故障、控制信號形成器故障經分析和驗證后可以排除；速調管故障底事件不能排除。

由此確定導致該故障的原因為速調管故障。

4故障機理

該導引頭速調管工作過程如下：當速調管燈絲加上燈絲電壓時，燈絲預熱，加熱陰極，同時給柵極加負偏壓，并給陰極加負高壓-uk。預熱期間，盡管輸入口有信號輸入，但柵極上加的是截止負偏壓，所以沒有放大作用，此時速調管相當于關閉狀態。預熱結束后，給柵極加調制脈沖，速調管進入正常的放大工作狀態。當陰極的能量積累到一定程度時，陰極開始發射電子束；當柵極加上正偏壓時，電子束通過柵極的網格到達收集極。此時，由主振源送出的射頻信號經收發模塊送到速調管的輸入波導口作為輸入射頻激勵信號，在速調管內微波與電子束進行能量交換，以得到所需要的大功率射頻信號，從速調管的波導口輸出，經波導傳輸檢波裝置、波導同軸轉換裝置、環行器和主通道天線后向外輻射；當柵極負偏壓到來時，電子束被柵極的網格擋回，微波與電子束不能進行能量交換，射頻信號在速調管內不能被放大，只有當下一個脈沖周期到來時，柵極再次開始工作，射頻信號才能被放大。

將分解下的故障速調管送生產廠家進行測試及分析，結果如下：

1）該速調管離子流測試正常，表明管內真空氣氛正常，排除陰極中毒的可能性，但管體電流偏小，發射異常；

2）加電測試時，在返回管熱絲電流已達上限、熱絲電壓已超標的情況下，陰極發射電流依舊不合格，導致輸出功率偏小，不合格；

3）經分析，上述現象是由于隨著速調管加電次數及工作時間的不斷增加，陰極膜層厚度逐漸變薄，變薄到一定厚度時，發射能力隨之降低。該速調管故障機理與導彈故障現象一致。

5排故措施

更換合格的速調管后，導引頭艙測試合格。該導彈對接后，測試合格。由此可以確認速調管故障是引起該導彈“發射機功率指示”測試不合格的原因。

作者簡介

郭曉華，工程師，主要從事空空導彈導引系統維修。

付強，工程師，主要從事空空導彈導引系統維修。

高希輝，工程師，主要從事空空導彈導引系統維修。