貯存環(huán)境對導(dǎo)彈可靠性影響研究

周軍，薛偉，周康寧

（中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089）

1 前言

導(dǎo)彈從出廠到殺傷目標(biāo)或報廢，要經(jīng)歷運輸、裝卸、庫房貯存、測試、維修、延壽、使用等階段，其壽命剖面見圖1。國內(nèi)外相關(guān)公開文獻(xiàn)研究表明：導(dǎo)彈總壽命的大部分時間均處于裝卸、運輸、庫房貯存、測試、維修、延壽等貯存階段，且導(dǎo)彈的大部分故障均發(fā)生在貯存階段，因此，進(jìn)行導(dǎo)彈貯存階段的可靠性研究顯得極為重要。對于“長時間貯存、一次性使用”的戰(zhàn)斗彈，從發(fā)射到擊中目標(biāo)的時間只有幾十秒到幾十分鐘，但貯存時間往往長達(dá)幾年甚至幾十年。長期貯存的導(dǎo)彈常出現(xiàn)導(dǎo)彈腐蝕、結(jié)構(gòu)強度降低、密封失效、電氣故障、性能下降、傳動部件卡滯、參數(shù)漂移、火工品變質(zhì)等故障。為使導(dǎo)彈保持在隨時可用的戰(zhàn)備狀態(tài)，就必須研究導(dǎo)彈在不同貯存環(huán)境下的失效機(jī)理，確保導(dǎo)彈在貯存階段的可靠性不受影響。

圖1 導(dǎo)彈壽命剖面圖

2 不同貯存環(huán)境對導(dǎo)彈可靠性影響

2.1 溫度

溫度變化會導(dǎo)致導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化、器件疲勞失效、縮短導(dǎo)彈貯存壽命。高溫環(huán)境會改變導(dǎo)彈的物理化學(xué)特性，造成機(jī)械產(chǎn)品材料膨脹、軟化、活動部件卡滯、機(jī)件結(jié)構(gòu)強度降低；電子元器件電阻增大、焊點開裂、觸點變形；火工品安全性降低、燃速增加。低溫環(huán)境會造成材料收縮、減震失效、密封失效；材料變脆，易折斷與破裂，結(jié)構(gòu)強度降低；潤滑油粘度增加，傳動部件轉(zhuǎn)動困難；蓄電池容量降低、壽命下降；火工品燃速下降。溫度劇烈變化會加速金屬材料的腐蝕或非金屬材料的老化，且引起復(fù)合材料表面開裂。溫差過大會產(chǎn)生冷凝水，造成電化學(xué)腐蝕，使材料老化。

2.2 濕度

濕度變化會造成導(dǎo)彈金屬材料腐蝕、電子元器件絕緣性能降低、性能參數(shù)下降等影響。潮濕環(huán)境形成的電解液會加速金屬設(shè)備的腐蝕，導(dǎo)致設(shè)備的電氣絕緣性能降低、設(shè)備短路、生銹、損壞。材料吸濕、變形，導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降、失效，結(jié)構(gòu)強度變低，火工品變質(zhì)。潮濕環(huán)境促進(jìn)霉菌生長，導(dǎo)致材料性能降低或損壞，絕緣性變化，光學(xué)儀器失效。干燥環(huán)境使材料失水，導(dǎo)致材料龜裂、脆化，結(jié)構(gòu)強度降低；設(shè)備或人體攜帶的靜電易造成電擊、電子設(shè)備故障。干濕交替會加速材料的吸潮和電化學(xué)腐蝕。

2.3 鹽霧

鹽霧環(huán)境主要集中在我國沿海地區(qū)，導(dǎo)彈的金屬設(shè)備長期處于鹽霧環(huán)境中，容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，造成設(shè)備的銹蝕、電解、機(jī)械強度降低、設(shè)備電氣性能變化、絕緣性變化等影響。鹽霧沉積產(chǎn)生的導(dǎo)電層可導(dǎo)致電氣設(shè)備短路、密封橡膠圈老化、機(jī)械活動部件卡滯。

2.4 風(fēng)沙

風(fēng)沙環(huán)境主要在我國西北地區(qū)，導(dǎo)彈長期暴露在風(fēng)沙環(huán)境中，容易造成光學(xué)儀器表面劃傷、設(shè)備精度降低、活動部件卡滯、設(shè)備結(jié)構(gòu)破壞、電氣產(chǎn)品接觸不良等影響。

2.5 振動與沖擊

振動與沖擊主要發(fā)生在導(dǎo)彈運輸與裝卸過程中，易造成設(shè)備機(jī)械強度降低、結(jié)構(gòu)變形、連接緊固件松動、插頭脫落、導(dǎo)線斷裂、電路短路或斷路、電子設(shè)備參數(shù)漂移、儀表精度降低等影響。

2.6 靜電

靜電產(chǎn)生的方式有兩種：摩擦起電和感應(yīng)起電。當(dāng)帶靜電物體接觸零電位物體或與其有電位差的物體時都會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，即靜電放電。在導(dǎo)彈貯存階段，靜電放電可能擊穿導(dǎo)彈組件內(nèi)部電路和元器件，引起導(dǎo)彈電起爆裝置意外點火。

不同貯存環(huán)境對導(dǎo)彈可靠性的影響見表1。

表1 貯存環(huán)境對導(dǎo)彈可靠性影響表

3 提高導(dǎo)彈貯存可靠性的措施

3.1 產(chǎn)品設(shè)計

為提高導(dǎo)彈的貯存可靠性，應(yīng)充分考慮不同環(huán)境對導(dǎo)彈貯存可靠性的影響，在設(shè)計階段采取措施提高零部件和導(dǎo)彈整體的可靠性。結(jié)構(gòu)設(shè)計上，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少零部件數(shù)量，減少孔隙和接縫；檢測接口和艙段接口處應(yīng)采取密封設(shè)計；緊固件采取防松動和防銹措施；避免不同金屬的接觸，接觸部位應(yīng)采取防腐設(shè)計；采用隔振設(shè)計和抗沖擊技術(shù)。材料選擇上，使用或研發(fā)耐高低溫、防水、防霉、耐腐蝕、高強度的復(fù)合材料；使用貯存壽命長、可靠性高的材料和元器件；避免壽命差異較大的材料混合使用；采用不銹鋼螺釘。表面防護(hù)設(shè)計上，根據(jù)不同材料、結(jié)構(gòu)和環(huán)境，采取電鍍、噴涂、化學(xué)氧化等成熟可靠的工藝進(jìn)行表面處理，隔絕鹽霧和潮濕環(huán)境與結(jié)構(gòu)表面的直接接觸，防止霉菌的產(chǎn)生，減少或延遲材料腐蝕；對零部件采取灌封處理，避免產(chǎn)生電偶腐蝕；對材料進(jìn)行絕緣處理，防止元器件漏電、短路、斷路。同時，應(yīng)盡可能通過“免維護(hù)”設(shè)計，減少貯存環(huán)境的影響，提高制導(dǎo)炸彈的貯存可靠性。

3.2 改善貯存環(huán)境

為提高導(dǎo)彈的貯存可靠性，應(yīng)改善貯存環(huán)境，降低貯存環(huán)境對導(dǎo)彈可靠性的影響。導(dǎo)彈貯存庫房按需安裝專用的空調(diào)機(jī)組、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、除濕設(shè)備、智能監(jiān)控系統(tǒng)等，對庫房的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)控調(diào)節(jié)，保持庫房恒溫恒濕環(huán)境，防止導(dǎo)彈發(fā)生腐蝕、霉變、失效等現(xiàn)象。短期露天存放的導(dǎo)彈應(yīng)穿好密封彈衣、裝箱貯存，降低雨水、灰塵和高低溫對導(dǎo)彈可靠性的不利影響。

改善導(dǎo)彈貯存環(huán)境的最佳方案是設(shè)計“不開箱”的導(dǎo)彈貯存“小環(huán)境”，隔離“大環(huán)境”對導(dǎo)彈的影響。研制或使用密封包裝箱貯存導(dǎo)彈，采用隔熱材料和多層復(fù)合包裝結(jié)構(gòu)，在包裝箱內(nèi)放置防潮劑并充入惰性氣體，使用緩沖減振材料固定彈體，配置觀察窗口、溫濕度儀表窗口、大氣壓力調(diào)節(jié)接口、充放氣接口和導(dǎo)彈檢測接口，配置運輸裝卸專用卡口、叉口、吊耳，通過密封包裝箱可有效提高導(dǎo)彈的貯存可靠性。

3.3 定期檢查

為提高導(dǎo)彈的貯存可靠性，在導(dǎo)彈貯存階段應(yīng)合理安排定期檢查工作，發(fā)現(xiàn)缺陷、隱患及時維護(hù)處理。定期檢查周期要根據(jù)導(dǎo)彈整體、零部件、設(shè)備的壽命、種類和性質(zhì)來確定，合理安排定期檢查周期，避免多次定期檢查帶來的誘發(fā)故障對導(dǎo)彈的可靠性產(chǎn)生影響。導(dǎo)彈的貯存壽命取決于薄弱環(huán)節(jié)的可靠貯存壽命，薄弱環(huán)節(jié)主要為新研件、火工品、橡膠件及黏結(jié)面，因此，應(yīng)加強火工品和有壽件管理，結(jié)合定期檢查加強對薄弱環(huán)節(jié)的檢查。在進(jìn)行定期檢查時，應(yīng)盡量采用“不開箱”檢查方式，通過溫濕度儀表接口、大氣壓力調(diào)節(jié)接口、充放氣接口調(diào)節(jié)密封包裝箱“小環(huán)境”，通過觀察窗口對導(dǎo)彈外觀進(jìn)行目視檢查，通過導(dǎo)彈檢測接口對導(dǎo)彈進(jìn)行通電檢查，結(jié)合超聲、紅外、電磁等無損檢測手段對彈體關(guān)鍵部位及無法目視檢查的部位進(jìn)行檢查。

4 結(jié)語

為提高導(dǎo)彈的貯存可靠性，首先，是在設(shè)計階段采用“免維護(hù)”設(shè)計，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用貯存壽命長、可靠性高的材料和元器件，采用成熟可靠的工藝，提高導(dǎo)彈本身的可靠性；其次，是通過空調(diào)、除濕設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備改善導(dǎo)彈貯存的“大環(huán)境”，或使用密封包裝箱創(chuàng)造適宜導(dǎo)彈貯存的“小環(huán)境”，降低不利環(huán)境對導(dǎo)彈的影響；再次，是通過合理安排定期檢查周期，加強對薄弱環(huán)節(jié)的檢查，采用“不開箱”檢查方式，發(fā)現(xiàn)缺陷、隱患及時維護(hù)處理。