基于直流參量的發(fā)射制導(dǎo)裝置故障隔離方法

郭留河，張?jiān)品?，李正?yōu)

(裝甲兵工程學(xué)院兵器工程系，北京 100072)

反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)是步兵戰(zhàn)車的主要火力打擊武器。發(fā)射制導(dǎo)裝置是導(dǎo)彈系統(tǒng)中除導(dǎo)彈外的車載部分。步兵戰(zhàn)車在使用期內(nèi)，使用分隊(duì)要按規(guī)定對導(dǎo)彈發(fā)射制導(dǎo)裝置進(jìn)行技術(shù)維護(hù)，以便及時發(fā)現(xiàn)故障、排除故障，使導(dǎo)彈發(fā)射制導(dǎo)裝置處于良好狀態(tài)，保證導(dǎo)彈系統(tǒng)的正常使用［1］。技術(shù)維護(hù)的內(nèi)容包括對導(dǎo)彈發(fā)射制導(dǎo)裝置進(jìn)行自檢和發(fā)射程序檢查2部分，當(dāng)其中之一不正常時，就表明戰(zhàn)車的導(dǎo)彈發(fā)射制導(dǎo)裝置存在故障，不能發(fā)射導(dǎo)彈。在這種情況下，應(yīng)及時確定故障部件并更換之，以使導(dǎo)彈發(fā)射制導(dǎo)裝置恢復(fù)良好狀態(tài)，保證導(dǎo)彈系統(tǒng)的正常使用。由于部隊(duì)沒有配套故障診斷設(shè)備，因此遇到故障不知從何下手，更不知道如何確定故障部件。為了解決這個難題，提出了一種基于部件接口信號直流參量的故障隔離方法。該方法利用嵌入式方法提取出部件接口的信號，利用數(shù)字萬用表測量接口信號的直流參量，通過與正常值比較確定故障部件。

1 系統(tǒng)自檢分析

1.1 系統(tǒng)自檢的功能

通過系統(tǒng)自檢，能夠判斷導(dǎo)彈系統(tǒng)中電視測角儀(包括光學(xué)變焦系統(tǒng))、導(dǎo)彈控制盒、發(fā)射托架的解鎖功能是否正確，操縱臺發(fā)射電路、顯控盒功能開關(guān)以及聯(lián)接電纜的導(dǎo)通性能是否正常［2］。

1.2 自檢方法與判別規(guī)則

將顯控盒“自檢/工作”狀態(tài)選擇開關(guān)置“自檢”位，接通總電源和導(dǎo)彈系統(tǒng)電源，顯控盒面板上的“導(dǎo)彈自檢”和“導(dǎo)彈裝彈”燈亮，打開射擊保險，按下發(fā)射按鈕，聽到“咔嗒”的解鎖聲音后，“導(dǎo)彈裝彈”燈滅，系統(tǒng)開始自檢。經(jīng)過約10 s，自檢完成。若系統(tǒng)正常，“導(dǎo)彈自檢”燈明暗閃爍;若不正常，“導(dǎo)彈自檢”燈保持常亮。

1.3 系統(tǒng)自檢原理分析

系統(tǒng)自檢的功能框圖如圖1所示。

當(dāng)“自檢/工作”狀態(tài)選擇開關(guān)置“自檢”位時，SELFC和SELF1均為低電平。給導(dǎo)彈系統(tǒng)加電后，整個系統(tǒng)就在80C196單片機(jī)的節(jié)奏控制下有條不紊地進(jìn)行自檢。自檢控制單元將檢查導(dǎo)彈控制盒初始供電電路輸出電壓、回輸信號處理電路、功率放大電路輸出電壓幅度、解鎖控制電路等關(guān)鍵電路工作的正確性，檢查發(fā)射托架解鎖電磁閥及微動開關(guān)動作的正確性，并控制測角儀進(jìn)行自檢［3］。

在自檢過程中，部件接口之間的主要信號時序關(guān)系如圖2所示。其中虛線表示的信號DHDY和GDLK由控制盒按程序產(chǎn)生，不與外界發(fā)生聯(lián)系。圖2中，帶箭頭的弧線表示相互間的時序關(guān)系，各量的意義如下:IN26V為顯控盒送給控制盒的+26 V電源電壓;OUT26V為控制盒送給測角儀的+26 V工作電壓;SELF1為控制盒送給測角儀的狀態(tài)控制信號，低電平為“自檢”，高電平為“工作”;KD26V為顯控盒送給控制盒的+26 V發(fā)射電壓，按下發(fā)射按鈕，KD26V為+26 V，松開發(fā)射按鈕，KD26V為零;JSDY為控制盒送給發(fā)射托架解鎖電磁閥的解鎖電壓，解鎖時JSDY為+26 V，不解鎖時為零;JSOK為電磁閥解鎖到位標(biāo)志信號，解鎖到位時為零，不到位時為+5 V;DHDY為控制盒送給發(fā)射架的點(diǎn)火電壓，點(diǎn)火時DHDY為+12 V，不點(diǎn)火時為零;GDLK為導(dǎo)彈在位標(biāo)志信號，導(dǎo)彈在位時為零，不在位時為+5 V;XPRET為控制盒送給測角儀的發(fā)射同步信號，是測角儀光學(xué)系統(tǒng)變焦的時間基準(zhǔn)。

2 發(fā)射程序分析

2.1 進(jìn)行發(fā)射程序檢查的原因

通過系統(tǒng)自檢，可以確定大多數(shù)模塊功能的正確性，但不包括點(diǎn)火控制電路和發(fā)射架微動開關(guān)的功能。因?yàn)槌鲇诎踩紤]，在“自檢”狀態(tài)下，點(diǎn)火電路輸入端被接地，因此，即使導(dǎo)彈系統(tǒng)自檢合格，也不能保正控制盒點(diǎn)火控制電路工作正常。所以，在自檢合格后，還應(yīng)進(jìn)行發(fā)射程序檢查。通過發(fā)射程序檢查，可檢查導(dǎo)彈控制盒的發(fā)射控制功能和發(fā)射架推桿開關(guān)的工作可靠性。

圖1 系統(tǒng)自檢功能框圖

圖2 檢過程中部件接口的信號關(guān)系

2.2 發(fā)射程序檢查方法與判別規(guī)則

將步兵戰(zhàn)車導(dǎo)彈發(fā)射架校驗(yàn)器(模擬導(dǎo)彈)裝上發(fā)射架，將導(dǎo)彈發(fā)射架校驗(yàn)器的頂桿開關(guān)頂上(模擬導(dǎo)彈在位)。將發(fā)射架裝入發(fā)射托架，按發(fā)射導(dǎo)彈的程序進(jìn)行操作(顯控盒“自檢/工作”狀態(tài)選擇開關(guān)置“工作”位)，按下炮長操縱臺上導(dǎo)彈發(fā)射按鈕不松開，在發(fā)射托架的自動解鎖功能完成后，導(dǎo)彈發(fā)射架校驗(yàn)器紅色指示燈(模擬起飛發(fā)動機(jī)點(diǎn)火)應(yīng)點(diǎn)亮，將導(dǎo)彈發(fā)射架校驗(yàn)器的頂桿開關(guān)松開(模擬導(dǎo)彈開始離軌)，導(dǎo)彈發(fā)射架校驗(yàn)器的綠色指示燈(續(xù)航)應(yīng)點(diǎn)亮，炮長顯控盒面板上“導(dǎo)彈掛彈”指示燈應(yīng)熄滅，導(dǎo)彈控制盒開始輸出控制指令。如果紅色指示燈不亮，則表明無點(diǎn)火電壓;如果綠色指示燈不亮，則表明發(fā)射程序不正常［4］。

2.3 發(fā)射程序檢查中各部件接口的信號關(guān)系

發(fā)射程序檢查涉及到發(fā)射制導(dǎo)裝置的所有部件，包括顯控盒、操縱臺、導(dǎo)彈控制盒、測角儀、發(fā)射托架、發(fā)射架和連接電纜等，各部件接口的信號關(guān)系如圖3所示。

3 故障隔離舉例

由圖2和圖3可以看出:① 無論是在自檢過程中，還是在導(dǎo)彈發(fā)射過程中，各部件接口間交互的信號均為直流電壓量;②這些信號之間有嚴(yán)格的時序關(guān)系，如只有JSOK由高電平變成低電平后，控制盒才輸出點(diǎn)火電壓，只有當(dāng)導(dǎo)彈起飛后，JSDY才歸零;③只要將這些直流電壓量與正常值比較就可判斷相應(yīng)部件工作是否正常。下面以幾個典型故障的隔離過程為例進(jìn)行討論。

3.1 工作時“導(dǎo)彈裝彈”指示燈不亮

1)故障分析?！皩?dǎo)彈裝彈”指示燈主要用來指示導(dǎo)彈是否裝填到位。正常情況下，當(dāng)接通總電源和導(dǎo)彈電源后，如果滿足以下條件:①導(dǎo)彈裝填到位(發(fā)射架上的推桿開關(guān)被壓縮到位，GDLK為低電平);② 測角儀短焦到位(DJDW信號為低電平);③控制盒工作正常，則“導(dǎo)彈裝彈”指示燈亮。

2)故障隔離方法。參照發(fā)射程序檢查方法，測量來自測角儀的DJDW信號電壓和來自發(fā)射架的GDLK信號電壓，均應(yīng)為零。若DJDW為+5 V，則表明測角儀光學(xué)變焦系統(tǒng)故障，若GDLK為+5 V，則表明發(fā)射架推桿開關(guān)故障或連接電纜不正常［5］。分析表明:出現(xiàn)測角儀短焦不到位的概率遠(yuǎn)高于推桿開關(guān)出現(xiàn)故障的概率。

圖3 發(fā)射過程中接口主要信號波形

3.2 按下發(fā)射按鈕后，解鎖電磁閥不動作

1)故障分析。正常情況下，無論是自檢狀態(tài)，還是工作狀態(tài)，在“導(dǎo)彈裝彈”燈亮的情況下，打開射擊保險，按下發(fā)射按鈕，立刻能聽到電磁閥動作的“咔嗒”聲。在這個過程中，IN26V、OUT26V、KD26、JSDY均為 +26 V。解鎖電磁閥由固定在骨架上的線圈和可沿線圈軸向運(yùn)動的銜鐵組成，當(dāng)給電磁閥線圈加上26 V電壓后，線圈電流產(chǎn)生的磁場，將使銜鐵迅速向右移動，完成解鎖功能。當(dāng)按下發(fā)射按鈕，解鎖電磁閥不動作的可能原因有4種情況:① 控制盒不輸出解鎖電壓;② 電磁閥本身故障;③ 發(fā)射按鈕開關(guān)故障;④ 連接電纜連接不良。分析和實(shí)踐表明:出現(xiàn)③、④的概率很低，所以一般情況下應(yīng)從①和②開始檢查。

2)故障隔離方法。在按下發(fā)射按鈕的前提下，先測量JSDY是否大于20 V，若大于20 V，則是電磁閥故障(可測量電磁閥線圈的直流電阻，正常情況阻值應(yīng)在6±0.5Ω之間)。若JSDY為零，則是控制盒不輸出解鎖電壓，此時檢查KD26V是否正常，若正常則是控制盒故障，若不正常則是顯控盒故障。

3.3 控制盒不輸出點(diǎn)火電壓

1)故障分析?？刂坪胁惠敵鳇c(diǎn)火電壓的故障原因有可能不在控制盒內(nèi)。由圖3可以看出，要輸出點(diǎn)火電壓，必須滿足 IN26V、OUT26V、KD26、JSDY 均為 +26 V，SELF1 為+5 V、DJDW和GDLK為零，JSOK由+5 V變成零。只要測量這些信號的電壓值并與正常值比較就可發(fā)現(xiàn)哪個信號不正常，再根據(jù)這個信號來源就可判斷故障部件。

2)故障隔離方法。在按下發(fā)射按鈕的情況下，先看能否聽到電磁閥解鎖的“咔嗒”聲，若能聽到解鎖聲，則應(yīng)檢查JSOK是否保持高電平，若保持高電平，則是電磁閥微動開關(guān)故障，否則是控制盒故障。若聽不到電磁閥動作的“咔嗒”聲，則按解鎖電磁閥不動作的故障隔離方法處理。

4 結(jié)束語

本文針對步兵戰(zhàn)車發(fā)射制導(dǎo)裝置的使用特點(diǎn)，通過分析一級技術(shù)維護(hù)過程中各部件接口交互信號的特點(diǎn)和相互間的時序關(guān)系，利用嵌入式方法測量各部件接口信號的直流電壓，采用數(shù)值比較的方法確定異常信號，通過分析異常信號的來源及與其他信號的時序關(guān)系，將故障進(jìn)行隔離。該方法已在多個車型上進(jìn)行了試用。實(shí)踐表明，該方法定位準(zhǔn)確、機(jī)理清楚，使用方便，解決了使用分隊(duì)遇到故障不知從何下手，不知如何確定故障部件的難題。

利用嵌入式方法測量接口信號的直流電壓，需要將接口的有關(guān)信號提取出來，只要嚴(yán)格按照各接口的管腳信號定義即可。需要注意的是，各插入電纜的長度在不影響使用的前提下，應(yīng)盡可能短。

［1］ 郭留河，趙國明.某型車載導(dǎo)彈發(fā)射制導(dǎo)裝置現(xiàn)場快速檢測方法［J］.裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報，2009，23(5):44－47.

［2］ 宋振鐸.反坦克制導(dǎo)兵器論證與試驗(yàn)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2003:144－145.

［3］ 孫文杰.反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)［M］.北京:解放軍出版社，2005:110－112.

［4］ 郭留河.步兵戰(zhàn)車導(dǎo)彈系統(tǒng)維修模擬訓(xùn)練系統(tǒng)國防科技報告［R］.北京:裝甲兵工程學(xué)院，2011.

［5］ 劉吉新.某型導(dǎo)彈及發(fā)射裝置檢測儀的設(shè)計(jì)［D］.北京:北京理工大學(xué)，2010.

(責(zé)任編輯劉 舸)