導彈在海洋環境下的三防改進設計

鐘 翔，程 翔，張躍峰，李沖沖

（中國空空導彈研究院，河南 洛陽471009）

1 引言

軍事電子產品的海洋環境適應性主要包括防潮濕、防霉菌和防鹽霧腐蝕（簡稱“三防”），它是衡量海洋環境適應性重要的戰術技術指標之一。

隨著中國各型戰斗機的研制和服役，為保證戰斗機的戰斗力，空空導彈要求隨載機戰訓值班，但惡劣的海洋環境會嚴重影響導彈，尤其影響彈上暴露的外部接口。美國空軍總部對沿海基地使用的產品進行故障調查與分析，結果表明，17%的故障產品是由潮濕、鹽霧、霉菌引起的。從1979-06—1980-06，A-7 對地攻擊機每年的腐蝕維護費用高達1 350 萬美元，占維修總費用的19%；F-4 艦載機每年的腐蝕維護費用為818 萬美元，占14.8%；F-14 艦載機每年的腐蝕維護費用為829 萬美元，占18.1%。

觸發機構是空空導彈的重要組成部分，要求具有正常的貯存壽命和極高的可靠性，在海洋環境下觸發機構不能出現電氣性能下降、機械強度降低、功能失效等情況。

本文根據海洋環境試驗情況所暴露的問題，對導彈該系統進行了密封、材料、表處理改進，并提出了密封性試驗方法和驗證，滿足海洋環境適應性要求。

2 背景介紹

2.1 三防要求

經查閱相關文獻及國軍標，依據外部暴露區域和內部封閉區域的不同要求，匯總海洋環境的三防試驗條件，如表1所示。

2.2 組成

觸發機構安裝在頂蓋上，位于動力部件艙與戰斗部艙對接形成的空間內（簡稱“動力部件頭部”），包括主體（含連接總裝電纜的觸發插座）、支架、短路插頭/座、開關等。

短路插頭/座對觸發主體進行短路保護，短路插座與動力部件之間有密封圈；開關用于導彈發射時形成物理分離信號，與動力部件之間無密封；支架位于動力部件正下方，用于固定觸發主體的觸發插座，支架與動力部件之間、觸發插座與支架之間均無密封。

觸發機構所用的材料與表面處理如表2 所示。

表1 三防試驗條件

表2 觸發機構材料及表面處理

2.3 現象描述

某導彈在海洋環境放置15 d 后拆卸檢查，在動力部件頭部存在漏水、漏氣現象，觸發機構出現銹蝕、積水、霉菌等故障現象。

短路插頭銹蝕明顯，紅色飄帶褪色發白，插頭的連接環表面全部生銹。短路插頭/插座連接處完全腐蝕，沉積物顏色發白并形成粘連，使短路插頭無法正常取下；短路插座與殼體連接部位也存在銹蝕，如圖1 所示。同時拆卸后發現所有標準件均發生銹蝕。

水滴從開關銷頭與殼體的安裝間隙處滲入，并從支架與殼體的安裝間隙處流出，在動力部件殼體、頂蓋、觸發插座處殘留大量的鐵銹及塵土。

圖1 短路插頭/插座腐蝕情況

開關銷頭和與動力部件殼體對接面腐蝕明顯，銹蝕部分已覆蓋基體。支架表面的黑色陽極化層存在掉皮和斑點現象。

3 海洋環境適應性設計

動力部件頭部的密閉空腔與外界環境大氣之間存在壓差，受海拔高度、環境溫度等影響壓差不一致，由于動力部件頭部多個對外接口無密封，使酸性水汽甚至雨水、海水滲入動力部件頭部，發生各種故障。

由于海洋環境適應性要求極高，觸發機構的零部件如改為鈦合金、達克羅等雖可滿足三防要求，但承壓強度、成本等多個方面無法接受。

反之，如果動力部件頭部實現有效水密甚至氣密，那么觸發機構的三防要求將大幅度降低，因此支架、開關與動力部件殼體之間必須采取防水、防壓差措施，杜絕漏氣、漏水現象。防水方面，為杜絕雨水、海水從動力部件頭部的外部接口縫隙滲入。防壓差包括兩種情況：高溫（+70 ℃）高海拔時內腔壓力大于外界環境氣壓，經計算極限值為0.055 MPa；低溫（-50 ℃）低海拔時內腔壓力小于外界環境氣壓，經計算極限值為0.035 MPa。

在解決觸發機構密封的前提下再合理替換部分材料、表處理，以下進行詳細敘述。

3.1 短路插座/頭

對短路插座/頭進行如下更改：①短路插座/頭的金屬殼體更換為316 L 不銹鋼（022Cr17Ni12Mo2），殼體表面鈍化；該材料已通過了表2 的鹽霧和酸性大氣試驗考核，并經1000h的鹽霧專項試驗不銹蝕，當前已成熟應用至多個艦載武器型號上。②飄帶長期在海洋環境下，被日照、濕熱老化后褪色，改為定期更換。③短路插座的O 形圈材料更換為HK6140F紅色防霉硅橡膠，按照GJB 150.10A—2009 的11 組菌種加短柄帚菌進行28 d 考核，滿足一級霉菌要求。④短路插頭滾花處紅色油墨牌號更換為耐海洋環境專用油墨。

3.2 支架

對支架進行了結構改進，增加一個弧形凸臺與動力部件殼體窗口對接，且裝配時凸臺外環面涂抹硅橡膠以實現水密，支架改進如圖2 所示。

針對表處理不滿足的情況，在黑色陽極化處理后，噴涂S31-11 聚氨酯烘干絕緣清漆。

3.3 開關

對開關進行結構改進（如圖3 所示），在銷頭根部增加一個密封槽，通過壓縮密封墊（HK6140F 紅色防霉硅橡膠）的方式實現水密。

圖2 支架改進

圖3 開關改進

3.4 觸發插座

觸發插座材料由鋁合金鍍鎳改為316L 不銹鋼表面鈍化，此外觸發插座與支架之間增增強密封，采用專用方盤膠墊（材料為HK6140F 紅色防霉硅橡膠）進行壓縮密封，經插座單獨密封試驗表明1 個大氣壓差無泄漏，實現了有效氣密，如圖4 所示。

圖4 密封措施

3.5 標準件

標準件全部采用沉頭螺釘，裝配時錐面涂抹硅橡膠，且材料更換為316 L 不銹鋼表面鈍化處理，可有效防銹。

4 密封性試驗驗證

本文提出了一種簡單、易實現的密封性試驗方法，將模擬觸發機構裝配在模擬動力部件頭部空腔的工裝內，進行以下兩種試驗考核：①工裝抽真空試驗，考核內腔壓力小于外界氣壓的情況，如圖5 所示。在該情況下使用真空泵連續3次抽真空，使壓差達到0.035 MPa 后保持5 min，每隔1 min 觀察壓力表數據，經檢測壓力表數值穩定，表明無泄漏發生，氣密（外界壓力大）滿足要求。②工裝浸水充氣試驗，考核外部接口水密效果及內腔壓力大于外界壓力的情況，如圖6所示。

圖5 抽真空試驗圖

圖6 浸水充氣試驗

在該情況下連續3 次進行了0.055 MPa 的5 min 充氣試驗，觀測是否有氣泡產生以及壓力表下降情況，經檢測無氣泡產生，壓力表數值穩定，表明無泄漏發生，水密、氣密（內腔壓力大）滿足要求。

該試驗方法機理清晰，簡單高效，可推廣至其他艙段及整彈應用。

5 結論

對觸發機構從密封、材料、表面處理等進行了改進設計，能夠有效提升三防性能；提出了一種簡單高效的氣密/水密試驗方法，可以有效考核艙段外露接口的密封性；下階段進行整彈的海洋環境90 d 露天放置試驗，考核三防效果。