某型飛機(jī)火箭控制盒故障原因分析及預(yù)防

鐘創(chuàng)新 郭新光 滑嬌嬌/石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司

火箭控制盒可以將一定周期的脈沖電流一次性地輸送給火箭彈的電點(diǎn)火具，使火箭彈按輸出脈沖的次序進(jìn)行發(fā)射，并發(fā)出控制盒的初始位置和火箭彈的彈盡位置信號(hào)，是控制、發(fā)射裝載在機(jī)上火箭彈的機(jī)載設(shè)備。

1 故障現(xiàn)象

同一機(jī)型的火箭控制盒曾連續(xù)發(fā)生兩起故障：

1）對(duì)控制盒執(zhí)行防雨措施時(shí)聽到異響，打開檢查，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部一電容脫落。

2）同型飛機(jī)執(zhí)行實(shí)訓(xùn)任務(wù)，第一次裝掛火箭彈發(fā)射正常，第二次裝掛火箭彈未發(fā)射成功。

2 火箭彈發(fā)射原理

火箭控制盒電路如圖1 所示。發(fā)射火箭彈時(shí)，首先選擇火箭發(fā)射方案，對(duì)火箭進(jìn)行加載，按壓“射擊”按鈕，機(jī)上網(wǎng)路電流自火箭控制盒插頭3 號(hào)插針進(jìn)入，經(jīng)過常閉觸點(diǎn)P1P2、電阻R2、電刷Ⅰ、插頭11 號(hào)插針連接的負(fù)載電路（第一枚彈的點(diǎn)火具電阻），使第一枚彈發(fā)射。與此同時(shí)，機(jī)上網(wǎng)路正電經(jīng)過常閉觸電組P1P2P3 輸入繼電器線圈繞組J，使繼電器作動(dòng)，吸合銜鐵，使銜鐵右臂下降，裝有撥桿的左臂升起，使搖臂繞搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)。搖臂以其上臂拉伸彈簧，下臂則使棘爪滑動(dòng)到棘輪下一齒位。銜鐵被吸合時(shí)，三瓣接觸彈簧跳開到限動(dòng)片上，常閉觸點(diǎn)的斷開使線路斷電，銜鐵返回初始位置，在彈簧作用下，推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒位并使和棘輪同軸的電刷Ⅰ、Ⅱ相應(yīng)地轉(zhuǎn)到下一個(gè)接觸片端3 的位置（對(duì)應(yīng)插頭21 號(hào)插針）。銜鐵返回初始位，三瓣接觸彈簧跳回觸點(diǎn)P1P2P3 閉合位置，經(jīng)過機(jī)上網(wǎng)路電流、接觸片3、插頭21 號(hào)插針、第二個(gè)負(fù)載電路，使第二枚彈發(fā)射。當(dāng)電刷滑到接觸片5 號(hào)位時(shí)，機(jī)上正電經(jīng)插頭4號(hào)插針、接觸片23 和電刷Ⅱ到繼電器線圈J。若一直按著按鈕，即線圈一直通電，銜鐵也一直被吸合，則常閉觸點(diǎn)一直斷開，電刷Ⅰ、Ⅱ便停在接觸片5（插頭23 號(hào)插針）位置上。松開按鈕，繼電器線圈斷電，銜鐵在彈簧力作用下，返回初始位置，觸點(diǎn)P1P2P3 閉合，電刷Ⅰ、Ⅱ滑動(dòng)到下一個(gè)相應(yīng)位置接觸片5 和24 位置，為下一次發(fā)射做好準(zhǔn)備。

以4 發(fā)（2 發(fā)）發(fā)射為例，經(jīng)第一次按壓射擊按鈕后，火箭控制盒向發(fā)射器連續(xù)輸出4 個(gè)脈沖；同理第二次按壓可連續(xù)輸出4 個(gè)脈沖；第三次按壓可連續(xù)輸出7 個(gè)脈沖。最后松開射擊按鈕時(shí)，棘輪觸點(diǎn)閉合，零位信號(hào)燈亮，表示火箭彈發(fā)射完畢，火箭控制盒回到初始 位置。

圖1 火箭控制盒電路原理圖

3 故障原因分析

3.1 電容脫落原因分析

1）廠家在生產(chǎn)火箭控制盒時(shí)，如果CJ10A 電容庫(kù)存不足，則采用相同功用的CL41 電容，所以電容存在兩種狀態(tài)。對(duì)控制盒進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)脫落的電容都因引腳折斷造成，有的在焊點(diǎn)處折斷，有的在自彎折處折斷（見圖2），且脫落電容全部為CL41 型。

2）對(duì)比兩種電容，CL41 電容因引腳較細(xì)、較長(zhǎng)，配裝后處于懸空狀態(tài)。兩種電容分別如圖3、圖4 所示。

3）對(duì)火箭控制盒電容脫落原因進(jìn)行分析，列出故障樹，如圖5 所示。

4）脫落原因：配裝機(jī)型地處北方，冬天溫度低，電容引腳容易變脆，產(chǎn)品安裝于機(jī)翼上，起飛著陸時(shí)的異常振動(dòng)使電容引腳易產(chǎn)生應(yīng)力集中而斷裂。根據(jù)普查結(jié)果，斷裂的均為CL41 電容，該電容引腳較長(zhǎng)、較細(xì)，彎折處兩端因電容自重而存在振動(dòng)幅度差異，應(yīng)力相對(duì)集中，引腳更易斷裂。裝備使用時(shí)間長(zhǎng)，電容引腳可能存在一定的腐蝕。產(chǎn)品修理時(shí)未對(duì)兩種狀態(tài)電容可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)產(chǎn)品狀態(tài)的差異性不敏感，沒有制定相應(yīng)的電容加強(qiáng)措施，也是導(dǎo)致問題發(fā)生的原因之一。

3.2 火箭彈發(fā)射不成功原因分析

圖2 普查電容引腳折斷情況

圖3 配裝CJ10A電容的火箭控制盒

圖4 配裝CL41電容的火箭控制盒

圖5 火箭控制盒電容脫落故障樹

圖6 限流電阻阻值增大故障樹

1）在使用火箭檢查儀通電檢查掛點(diǎn)火箭發(fā)射電路時(shí)，能夠清晰聽到火箭控制盒發(fā)出的脈沖信號(hào)聲音，但檢查儀指示燈不亮。因此，根據(jù)故障現(xiàn)象及機(jī)載火箭系統(tǒng)工作原理，第一次發(fā)射火箭后，飛機(jī)再次上空，在空中不能第二次發(fā)射火箭的原因主要三點(diǎn)原因：一是火箭控制盒不能正常恢復(fù)“零位”；二是控制盒的電刷組件及導(dǎo)線與殼體間接觸不良；三是火箭控制盒不能發(fā)出正常的火箭發(fā)射脈沖。其中，不能發(fā)出正常火箭發(fā)射脈沖的原因包括：脈沖控制電路存在短路現(xiàn)象，但第一次正常發(fā)射可排除此原因；火箭控制盒限流電阻失效，阻值異常增大，不能給出正常發(fā)射火箭彈所需的脈沖電流。對(duì)此列出故障樹，如圖6 所示。

2）地面分解故障件火箭控制盒，檢查其棘輪處于初始位置時(shí)，觸點(diǎn)與固定在支架上的接觸板片處于接通狀態(tài)，接觸板片接至信號(hào)指示燈及電源正極上，即火箭發(fā)射完畢的零位 正常。

3）檢查控制盒電刷組件及導(dǎo)線與殼體間接觸情況良好，無短路現(xiàn)象。

4）對(duì)懷疑有問題的控制盒限流電阻R2（RJ9-1-3.01Ω±2%）的電阻值進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)值約為795Ω，嚴(yán)重超出3.01Ω 的標(biāo)稱值。分解后檢查發(fā)現(xiàn)，該限流電阻實(shí)物外觀良好，未出現(xiàn)燒蝕現(xiàn)象；但退漆后看出有明顯切割槽， 見圖7。

5）給電阻R2 加1V 電壓，用數(shù)字三用表測(cè)試電阻金屬膜表面電壓，處于斷路狀態(tài)。選取正常電阻R2 與故障電阻R2 進(jìn)行熱成像對(duì)比試驗(yàn)，兩個(gè)電阻同時(shí)加1V 電壓后可以看出，故障電阻R2 內(nèi)部已斷路，無電流輸出。

6）對(duì)退漆后的故障電阻R2 進(jìn)行金相分析，發(fā)現(xiàn)表面沿切割槽端口處有裂紋，裂紋一直持續(xù)到切割槽的另一個(gè)端口，見圖8。

圖7 故障電阻R2退漆前后對(duì)比

圖8 R2電阻裂紋走向圖

據(jù)金像分析可以看出，在制造電阻切割槽時(shí)，由于切割不當(dāng)，造成切割槽端口處產(chǎn)生應(yīng)力，隨機(jī)體振動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)力裂紋越來越長(zhǎng)，隨著火箭彈發(fā)射次數(shù)的增加，發(fā)射電流使電阻不斷熱脹，裂紋進(jìn)一步加深，造成電阻逐漸趨向斷路狀態(tài)，回路脈沖電流也愈來愈小，逐漸降低火箭控制盒脈沖電流帶載能力，最終導(dǎo)致火箭彈發(fā)射不成功。

4 預(yù)防措施

1）采用GD-414 硅膠填充到電容與母板之間，以增加減振并加固。

2）加強(qiáng)對(duì)兩種狀態(tài)電容引腳和R2電阻阻值的外觀檢查、阻值檢測(cè)，進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)、高低溫試驗(yàn)、負(fù)載沖擊試驗(yàn)，驗(yàn)證承載性能，保證產(chǎn)品修理的可靠性。

3）將以上修理方法與要求納入產(chǎn)品修理工藝規(guī)程，完善產(chǎn)品修理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4）對(duì)配裝的所有火箭控制盒開展普查：在盒內(nèi)的電容與母板之間填充GD-414 硅膠，增加減振防護(hù)；對(duì)電阻等元器件按完善后的工藝要求進(jìn)行檢測(cè)，確保控制盒性能可靠。