某型號(hào)操縱機(jī)構(gòu)調(diào)試方法的研究

袁志燕

摘 要： 操縱機(jī)構(gòu)的調(diào)試主要是對(duì)舵機(jī)的調(diào)整，舵機(jī)裝配完成后聯(lián)合導(dǎo)彈操縱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，以前的調(diào)試是按照舵機(jī)生產(chǎn)廠家提供的調(diào)試方法進(jìn)行調(diào)試，本文闡述了一種新的操縱機(jī)構(gòu)調(diào)試方法，并與原調(diào)試方法從操作及原理上進(jìn)行了對(duì)比分析，說明了該方法的正確性和優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞： 操縱機(jī)構(gòu)；活塞桿；反饋電位計(jì)；舵偏角；機(jī)械調(diào)試；電氣調(diào)試

1 引言

操縱機(jī)構(gòu)的作用是執(zhí)行導(dǎo)彈的穩(wěn)定和控制指令，確保導(dǎo)彈按預(yù)定的彈道飛行。操縱機(jī)構(gòu)的調(diào)試是指在操縱機(jī)構(gòu)裝入艙體后，給舵機(jī)輸入控制指令，通過調(diào)整舵機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使舵面偏轉(zhuǎn)角度滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。原操縱機(jī)構(gòu)調(diào)試都是按照廠家提供的調(diào)試方法進(jìn)行，調(diào)試時(shí)需要4至5人同時(shí)工作，而且對(duì)操作人員之間的配合程度要求比較高。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，在原調(diào)試方法上做了進(jìn)一步的改進(jìn)，調(diào)試時(shí)只需3個(gè)人配合即可完成，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，新的調(diào)試方法，不僅滿足技術(shù)指標(biāo)的要求，而且安全可靠，大大提高了調(diào)試效率。

2 操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理及調(diào)試簡介

2.1操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理

操縱機(jī)構(gòu)由舵機(jī)、舵電池、舵、搖臂、接桿、軸套、錐形螺栓等組成。結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

其中舵機(jī)是操縱機(jī)構(gòu)最重要的組成部分，它由直流電機(jī)、液壓變量泵、增壓油箱、電液伺服閥、作動(dòng)筒、反饋電位計(jì)等組成。

舵通過搖臂及接桿與舵機(jī)作動(dòng)筒中的活塞桿相連，彈載計(jì)算機(jī)把控制信號(hào)傳給相應(yīng)的制導(dǎo)回路，舵機(jī)上的伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作，液體壓力推動(dòng)舵機(jī)作動(dòng)筒中的活塞桿平移，帶動(dòng)接桿、搖臂、軸套運(yùn)動(dòng)，使舵面偏轉(zhuǎn)，將舵機(jī)作動(dòng)筒活塞桿的線位移轉(zhuǎn)變?yōu)槎婷娴钠D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)的控制力。

2.2 操縱機(jī)構(gòu)的調(diào)試

操縱機(jī)構(gòu)調(diào)試包括機(jī)械調(diào)試和電氣調(diào)試兩部分。機(jī)械調(diào)試又稱最大機(jī)械安裝角對(duì)稱性調(diào)整，它是通過調(diào)整舵機(jī)的活塞桿長度使舵面正負(fù)方向最大機(jī)械偏角滿足-0.2°≤︳δmax+ ︳-︳δmax-︳≤+0.2°。電氣調(diào)試即舵機(jī)電氣零位調(diào)整，它是通過調(diào)整舵機(jī)的反饋電位計(jì)，使舵機(jī)在輸入零指令時(shí)，舵偏角為零，零位誤差不大于0.2°

3 原調(diào)試方法

3.1機(jī)械調(diào)試

1）如圖2，用專用電纜將舵系統(tǒng)測試臺(tái)、舵機(jī)、大功率開關(guān)電源連接好，設(shè)置好舵系統(tǒng)測試臺(tái)的初始開關(guān)。

2）接通大功率開關(guān)電源和舵系統(tǒng)測試臺(tái)開關(guān)，給舵機(jī)提供調(diào)試電源電壓和正的最大控制信號(hào)輸入電壓，舵面偏轉(zhuǎn)直至不動(dòng)為止，斷開大功率開關(guān)電源和舵系統(tǒng)測試臺(tái)，用手向轉(zhuǎn)角增大方向扳動(dòng)舵面到最大機(jī)械偏角，讀取舵面偏轉(zhuǎn)角度δ+。

3）接通大功率開關(guān)電源和舵系統(tǒng)測試臺(tái)，給舵機(jī)提供調(diào)試電源電壓和負(fù)的最大控制信號(hào)輸入電壓，舵面偏轉(zhuǎn)直至不動(dòng)為止，斷開大功率開關(guān)電源和舵系統(tǒng)測試臺(tái)，用手向轉(zhuǎn)角增大方向扳動(dòng)舵面到最大機(jī)械偏角，讀取舵面偏轉(zhuǎn)角度δ-。

4）用專用扳手調(diào)節(jié)活塞桿，然后重復(fù)2）、3）條，使調(diào)整后的最大機(jī)械舵偏角滿足：

-0.2°≤︳δ+ ︳-︳δ-︳≤+0.2°

5）接通大功率開關(guān)電源和舵系統(tǒng)測試臺(tái)，給舵機(jī)提供調(diào)試電源電壓和零控制信號(hào)電壓，使1舵舵偏角為0±0.2°。斷開大功率開關(guān)電源和舵系統(tǒng)測試臺(tái)，緊固活塞桿連接頭處的鎖緊螺母。

6）重復(fù)2）、3）條，再一次檢查正負(fù)最大機(jī)械偏角的對(duì)稱性，如果不滿足要求，先松開連接頭處的鎖緊螺母，然后重復(fù)上述操作繼續(xù)調(diào)整。

3.2 電氣調(diào)試

1）按圖2用專用電纜將舵系統(tǒng)測試臺(tái)、舵機(jī)、大功率開關(guān)電源連接好，設(shè)置好舵系統(tǒng)測試臺(tái)的初始開關(guān)。

2）接通大功率開關(guān)電源和舵系統(tǒng)測試臺(tái)，查看1舵舵偏角是否為“0”，如果不為“0”，調(diào)整1舵電位計(jì)的調(diào)整螺釘，使舵偏角為“0”。

3） 給舵機(jī)供電并輸入正負(fù)1V控制電壓，查看舵偏角δ+和δ-，當(dāng)︳δ+δ-︳/2≤0.2°時(shí)，調(diào)整結(jié)束，緊固三只調(diào)整螺釘。

4）重復(fù)3）條，再檢查一次電氣零位，如果不滿足要求，重復(fù)2條操作直到滿足要求為止。

5）調(diào)整結(jié)束，斷開舵系統(tǒng)測試臺(tái)電源和舵機(jī)電源。

4 新的調(diào)試方法

4.1 機(jī)械調(diào)試

1）用手向正的方向扳動(dòng)舵面至最大機(jī)械偏角，讀取δmax+；用手向負(fù)的方向扳動(dòng)舵面至最大機(jī)械偏角，讀取δmax。

2）用專用扳手調(diào)節(jié)活塞桿使|δmax|=（|δmax+|+|δmax-|）/2。

3）重復(fù)1）、2）條，直至檢查最大機(jī)械舵偏角滿足：

-0.2°≤|δmax+|-|δmax|≤+0.2°

4）用手將舵面扳至零位，緊固活塞桿連接頭處的鎖緊螺母。

5）重復(fù)1條，再一次檢查正負(fù)最大機(jī)械偏角的對(duì)稱性，如果不滿足要求，先松開連接頭處的鎖緊螺母，然后重復(fù)上述操作繼續(xù)調(diào)整。

4.2 電氣調(diào)試

1）按圖2用專用電纜將舵系統(tǒng)測試臺(tái)、舵機(jī)、大功率開關(guān)電源連接好，設(shè)置好舵系統(tǒng)測試臺(tái)的初始開關(guān)。

2）用手將舵面扳至零位，接通舵機(jī)調(diào)試臺(tái)，調(diào)節(jié)反饋電位計(jì)的調(diào)整螺釘，使舵機(jī)調(diào)試臺(tái)上1舵的反饋電壓為“0”。

3）給舵機(jī)供電，由舵系統(tǒng)測試臺(tái)給舵機(jī)輸入0V電壓，斷開舵機(jī)供電。

4）查看舵偏角，如果為“0”，不需調(diào)整；如果為δ+，將舵面扳至δ-，調(diào)節(jié)反饋電位計(jì)的調(diào)整螺釘，使舵系統(tǒng)測試臺(tái)上1舵的反饋電壓為“0”； 如果為δ-，將舵面扳至δ+，調(diào)節(jié)反饋電位計(jì)的調(diào)整螺釘，使舵系統(tǒng)測試臺(tái)1舵的反饋電壓為“0”。

5）給舵機(jī)供電，并給舵機(jī)輸入+1V、0V、-1V、0V控制電壓，查看正負(fù)1V時(shí)的舵偏角δ+和δ-。斷開舵機(jī)供電，當(dāng)︳δ+δ-︳/2≤0.2°時(shí)，調(diào)整結(jié)束，緊固三只調(diào)整螺釘。

6）重復(fù)5條，再檢查一次電氣零位，如果不滿足要求，重復(fù)3、4條操作直到滿足要求為止。

7）斷開舵機(jī)測試臺(tái)電源。

5 新舊調(diào)試方法的對(duì)比與分析

5.1 機(jī)械調(diào)試方面

原調(diào)試方法是先通過給舵機(jī)供電，使液壓推動(dòng)活塞桿平移，帶動(dòng)舵面偏轉(zhuǎn)到最大電氣限幅角。然后用手給舵面加力，使舵面偏轉(zhuǎn)至最大機(jī)械限幅角，同時(shí)帶動(dòng)活塞桿平移到限位位置。新的方法是直接用手給舵面加力，使舵面偏轉(zhuǎn)至最大機(jī)械限幅角，同時(shí)帶動(dòng)活塞桿平移到限位位置。

這兩種方法相比，后者優(yōu)于前者，具體優(yōu)點(diǎn)如下：

① 使舵面偏轉(zhuǎn)到最大機(jī)械角方面：a.調(diào)試工藝簡單易懂，操作者容易掌握，且操作簡單。b. 不用連接電纜，給舵機(jī)加電，節(jié)省了操作時(shí)間。c. 安全可靠，當(dāng)機(jī)構(gòu)有阻滯時(shí)，對(duì)舵機(jī)能起到預(yù)防保護(hù)作用，同時(shí)又大大減少舵機(jī)的供電次數(shù)。

② 調(diào)整方面：有最大機(jī)械角參考值，調(diào)整一步到位，無需反復(fù)調(diào)整，大大縮短了調(diào)試時(shí)間。

5.2 電氣調(diào)試方面

原調(diào)試方法是直接調(diào)試方法，其調(diào)整的過程為：給舵機(jī)供電并輸入零指令（即Ui為零），若舵面偏轉(zhuǎn)至角度δ，此時(shí)舵偏角δ的反饋電壓Ufδ即為Ufi0。調(diào)節(jié)反饋電位計(jì)，使δ的反饋電壓Ufδ改變，不再等于Ufi0，舵面開始偏轉(zhuǎn)。使舵面偏轉(zhuǎn)至角度零，即舵偏角δ為零，停止調(diào)節(jié)，此時(shí)舵偏角δ為零的反饋電壓Ufδ0就等于Ufi0，調(diào)整結(jié)束。

新的調(diào)試方法是間接調(diào)試方法，其利用了Ui為零時(shí)，Ufi0為零的原理。調(diào)整過程為：將舵面扳至零，調(diào)節(jié)反饋電位計(jì)，使零舵偏角的反饋電壓Ufδ0=“0”。然后給舵機(jī)供電，輸入零指令（即Ui為零）。若舵面不偏轉(zhuǎn)（即δ為零），說明Ufδ0=“0”= Ufi0，調(diào)整結(jié)束。若舵面偏轉(zhuǎn)（即δ不為零），說明Ufδ0=“0”≠ Ufi0， 需繼續(xù)調(diào)整。設(shè)此時(shí)舵偏角δ的反饋電壓為Ufδ，則Ufδ=Ufi0≠“0”。斷開舵機(jī)電源供電，將舵面扳至-δ，則此時(shí)的反饋電壓Uf-δ=- Ufδ=-Ufi0。調(diào)節(jié)反饋電位計(jì)，使Uf-δ=“0”，則舵偏角為零時(shí)的反饋電壓Ufδ0=“0”-“-Ufi0”= Ufi0，調(diào)整結(jié)束。給舵機(jī)供電，輸入零及±1V指令確認(rèn)調(diào)整結(jié)果。

這兩種調(diào)試方法，前者看似比較簡單，一步到位；后者比較麻煩，需要好幾步。但在實(shí)際操作中，后者優(yōu)于前者。主要在表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1. 原調(diào)試方法是在調(diào)節(jié)過程中查看舵偏角的變化，當(dāng)舵偏角為零時(shí)停止調(diào)節(jié)。但由于在舵機(jī)供電情況下，舵面偏轉(zhuǎn)有微小振幅，本身舵偏角又是微調(diào)，所以調(diào)節(jié)比較費(fèi)時(shí)，一時(shí)很難到位，精度不高。新的調(diào)試方法是舵面穩(wěn)定在一定角度上，不需偏轉(zhuǎn)，則不會(huì)產(chǎn)生振幅，反饋電壓穩(wěn)定，將反饋電壓調(diào)節(jié)至零很容易做到，精度也高。

2. 原調(diào)試必須是一人調(diào)節(jié)電位計(jì)，一人報(bào)舵偏角，對(duì)調(diào)節(jié)電位計(jì)的人員來說，不直觀，不方便。新的調(diào)試方法是調(diào)節(jié)電位計(jì)人員一人完成，一邊調(diào)節(jié)電位計(jì)，一邊觀察反饋電壓，方便直觀。

3. 原調(diào)試方法是在給舵機(jī)的電機(jī)供電的情況下進(jìn)行，電機(jī)有一次通電時(shí)間要求，且比較短，一般為100s。當(dāng)調(diào)試超過這個(gè)時(shí)間，需停止電機(jī)供電，休息20min后才能繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這大大降低了調(diào)試效率。新的調(diào)試方法不需給電機(jī)供電，因此不存在此問題。

6 結(jié)論

在現(xiàn)生產(chǎn)中，這種新的調(diào)試方法已經(jīng)取代了原調(diào)試方法。經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，新的調(diào)試方法可行。機(jī)械調(diào)試一步到位，電氣調(diào)試有50%以上的舵機(jī)只需經(jīng)過第一步反饋電壓調(diào)零便可達(dá)到要求，大大提高了操縱機(jī)構(gòu)的調(diào)試效率。另外，新方法還提高了調(diào)試精度，舵偏角的零位誤差可達(dá)到0.05°以內(nèi)。研制的新型號(hào)導(dǎo)彈，由于使用了同類型舵機(jī)，所以也使用了該方法對(duì)其操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果非常理想，滿足技術(shù)指標(biāo)要求，由此也驗(yàn)證了該方法適用于其它同類型舵機(jī)的調(diào)試。