导弹装配过程中静态电气检测技术研究*

席晓文,柳 林,杨 倩,李 倩,赵晓刚,刘 辉

(西安现代控制技术研究所,西安 710065)

0 引言

为保证导弹在发射前处于良好的状态,对其进行相应的性能评估必不可少[1-3]。针对导弹的电气检测,主要分为静态电气检测和动态电气检测。所谓静态电气检测,一般指导弹装配过程中对弹上电气部件、制导控制舱段、整弹产品进行静态阻值检测来判断电气部件的合格性及装配过程的正确性。动态检测则是指通过对导弹进行外部供电和信号激励,来获取弹上电气部件(如:导引头、弹上计算机、舵机和惯导装置)的状态信息,并进行数据分析和故障诊断[4]。目前,对于导弹的动态电气检测研究,设计者主要通过不同的总线技术,来优化导弹的动态测试系统[5-8],而针对装配过程中的静态电气检测技术研究则未见相关报道。导弹装配从电气部件准备到舱段装配,最后到总装,静态电气检测一直贯穿着装配的整个过程。如何通过静态电气检测来排除装配质量隐患,保证产品装配的正确性和可靠性,显得至关重要。因此,研究导弹装配过程中的静态电气检测,对于导弹装配过程中质量的控制和可靠性的提高都具有重要的现实意义。

文中基于导弹装配工艺基本流程,从电气部件检测、通电筛选状态检测和出厂状态检测三个方面出发,研究了导弹装配过程中静态电气检测的设置环节和检测内容。

1 导弹装配工艺基本流程

目前,导弹装配工艺基本流程如图1所示。首先对弹上电气部件进行静态电气检测,检测无误后进行舱段装配、对接焊线、检验;再进行制导控制舱段装配,装配完成后进行通电筛选状态静态电气检测及通电筛选试验。导弹通过通电筛选试验考核后进入总装环节,总装完成后进行产品出厂状态静态电气检测。可以看出,静态电气检测主要设置在导弹产品装配工艺基本流程的前(电气部件检测)、中(通电筛选状态检测)、后(出厂状态检测)三个环节,贯穿于导弹整个装配过程。

图1 导弹装配工艺基本流程

2 电气部件检测

在“电气部件检测”环节,主要研究电气部件端口特性的静态电气检测内容,其目的主要有:一是通过横向比较(同一批部件检测出来的数据应该相一致)和纵向比较(同一部件相同或相近定义信号特性端口的检测数据应基本一致)来判断部件的电气性能是否存在异常;二是为后续工序的电气检测提供纵向参考依据(如“通电筛选状态检测”和“出厂状态检测”),从而保证电气部件在装配焊接过程中能够按照电气设计图纸正确连接。对于电气部件静态电气检测内容的设置,主要考虑三个方面:一是部件对参考地状态;二是部件对壳体状态;三是部件点火和开关状态。

2.1 对参考地状态检测

通常电气部件上有两个地(“电源地”和“信号地”)可作为部件检测的参考地。针对信号线一般选择对应的“信号地”作为参考地进行阻值测量,而“电源地”则作为电源系统阻值测量的参考地。目前,导弹产品设计中,“电源地”和“信号地”存在共地和隔离两种设计思路。通常,为了后续测试方便,需要测量“电源地”与“信号地”两种参考地之间的阻值,明确产品电气设计状态。

对于检测出来的数据,如何从中发现异常信息,是工艺人员和检验人员需要掌握的关键技术,也是电气检测数据分析的难点。一般通过对检测数据进行横向比较和纵向比较来判断部件是否存在异常现象。同时,要重点关注检测数据为零的信息内容(信号端口一般不应出现为零的阻值状态)。在数据判定中发现存在异常时,可及时向设计人员反馈,进而采取上电检测等动态检测手段来判断异常信息是否影响系统的电气性能,从而排除存在质量问题的电气部件,减少装配的返工现象,确保产品电气性能的正确性。

2.2 对壳体状态检测

弹上电气部件的各电气特性端口(除参考地外)一般应与部件壳体保持绝缘状态。若部件上的电源、点火和传输信号与壳体相通而造成短路现象,则可能导致通电筛选试验失败,甚至烧毁电气部件。因此,分析部件对壳体状态的电气检测,显得十分重要。首先测量电气部件参考地与壳体状态,若导通则无需检测其它电气特性端口对壳体的状态;若不导通,则需检测所有电气特性端口对壳体的状态(这种情况下,各电气特性端口对壳体应为绝缘状态,否则可能存在内部线路与壳体搭接等异常情况,此时需要进行进一步排查故障)。当然,还存在一种特殊情况,即参考地对壳体存在一定阻值(既不导通也不绝缘),这种情况也需要对产品进行进一步检测,确认是产品电气设计本意还是质量问题。

2.3 点火和开关状态检测

弹上电气部件中,除了弹上计算机、导引头等一系列电气控制部件外,还有部分具有点火具设计和开关控制功能的部件,如陀螺仪、热电池、安全锁等。这类部件除了需要进行部件对参考地状态和对壳体状态检测外,还需要检测部件的点火和开关状态。对于部件的点火状态一般需要检测部件的点火具阻值,查看其是否满足设计要求。对于开关状态,则需要检测部件的通路状态和开路状态,以验证部件的控制功能是否能够正常工作。

3 通电筛选状态检测

在导弹装配到通电筛选状态后,提交给联试人员进行筛选试验前,需要对其进行整体静态电气检测,确保装配过程质量。通电筛选状态电气检测主要是排查装配过程中可能出现的焊接错误、线缆装配异常等装配质量问题,杜绝质量异常产品进入通电筛选过程,导致试验失败甚至产品烧毁。其检测内容主要涉及两个方面:一是从检测口检测各电气特性端口对参考地状态;二是测试弹上点火具部件的点火状态。

对于检测项目一,需要重点关注参考地的选择。在实现弹上电气系统的连接后,要关注各类地线的相互状态,比如电源地、点火地和信号地等,通过电气部件的地线状态及弹上电气系统的设计来分析确定参考地的选择。通常在整弹状态下选择“电源地”作为参考地。然而有时各信号的“信号地”与“电源地”并非相通。这种情况下,就需要针对“信号地”作为参考地重新对信号特性端口进行检测。在此,可以参考电气部件检测的技术状态,使通电筛选状态的电气检测内容尽可能反映电气部件的状态,从而可以纵向对比分析测量数据,以确保导弹产品装配过程质量。

对于检测项目二,由于此时点火具没有接入导弹产品的整个电路系统中,其电气检测内容与部件的电气检测内容一致,需要检测点火具阻值及点火具对壳体绝缘状态,并与部件的检测状态进行纵向比较。

4 出厂状态检测

导弹总装完成后要对其进行出厂状态静态电气检测,这也是导弹产品的最后一道电气检测环节,其检测内容基本类似于通电筛选状态检测。不同的是在总装阶段,点火具部件已经接入产品的整个电路系统中。通过对产品的出厂状态检测数据和通电筛选状态检测数据进行纵向对比,可分析排查装配过程中的质量异常信息。需要注意的,一是此时点火具阻值是通过检测口进行检测,其检测数据相比通电筛选状态的检测数据,增加了弹上线缆的阻值,在与电气部件的检测数据、通电筛选状态的检测数据进行纵向对比时,要考虑弹上线缆阻值的影响;二是此时要增加弹上安全保护开关状态和短路线路设计的电气检测,在数据纵向对比分析时要考虑其对电气检测状态带来的变化。

5 结论

由于弹上电气系统设计的复杂性,对电气部件和整弹状态的电气检测无法提供测试的要求和判定标准,从而导致导弹装配过程中电气检测的设置环节和检测内容往往无从下手。文中基于导弹装配工艺基本流程,分析了装配过程中静态电气检测的设置环节,明确了各个环节的主要检查内容,提出了横向和纵向二维数据分析法,通过横向相比(同一批电气部件之间、整弹之间的检测数据比较)和纵向相比(部件上相同特性端口对参考地的检测数据比较,部件上的检测数据在焊接装配前后的比较)来判断导弹部件的可靠性以及电气焊接装配的正确性。文中的研究结果对于工艺人员的工艺设计以及检验人员的过程检验操作都具有重要的参考价值。