田新鋒

（中國(guó)人民解放軍92419 部隊(duì)，遼寧 興城 125106）

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1-2]?；厥障到y(tǒng)作為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，決定了無(wú)人機(jī)的重復(fù)使用性、生存能力等技術(shù)指標(biāo)[3-4]。資料表明，無(wú)人機(jī)回收過程的故障數(shù)占整個(gè)無(wú)人機(jī)任務(wù)故障數(shù)的80%[5-7]，因此無(wú)人機(jī)的安全回收變得至關(guān)重要，已成為無(wú)人機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵問題[8-10]。常用的無(wú)人機(jī)回收方式有傘降回收、氣囊減震、反推火箭、著陸滑跑、撞網(wǎng)回收等[11-14]。文中針對(duì)某型無(wú)人機(jī)傘降回收過程出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析定位，并提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方法。

1 回收系統(tǒng)工作流程

1.1 無(wú)人機(jī)回收流程

該型無(wú)人機(jī)采用降落傘+緩沖氣囊的方式進(jìn)行回收，由于回收速度較大，降落傘采用兩級(jí)開傘模式。首先減速傘通過射傘火箭完成牽引開傘，在氣流的作用下充氣張滿，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的減速。其次在減速傘的拉力作用下，完成主傘牽引開傘，無(wú)人機(jī)由水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為垂直降落運(yùn)動(dòng)，同時(shí)緩沖氣囊展開，無(wú)人機(jī)安全著陸。詳細(xì)回收過程如圖1 所示。

圖1 無(wú)人機(jī)回收工作流程

1.2 射傘火箭工作流程

從工作過程可以看出，射傘火箭是回收系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。射傘火箭由發(fā)動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火具、火箭、連接帶等部件組成，其中點(diǎn)火具由接插件、導(dǎo)線、發(fā)火件、傳火底板、鋁箔、殼件和黑火藥組成，發(fā)火件包括點(diǎn)火橋帶、熱敏藥和點(diǎn)火藥等，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 點(diǎn)火具結(jié)構(gòu)

具體工作流程如下：射傘火箭安裝到位后，通過電纜接插件與無(wú)人機(jī)控制端可靠連接，接通點(diǎn)火電路，射傘火箭處于待發(fā)狀態(tài)。無(wú)人機(jī)飛控設(shè)備給出點(diǎn)火指令，發(fā)火件受到點(diǎn)火電流激勵(lì)后點(diǎn)火，點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火藥，點(diǎn)火藥迅速燃燒，全面點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥。發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)火箭沿定向器開始運(yùn)動(dòng)，出定向器后，拖拽減速傘向上運(yùn)動(dòng)，直至減速傘順利打開。射傘火箭的點(diǎn)火序列為：點(diǎn)火橋帶→熱敏藥→點(diǎn)火藥→主火藥（黑火藥）→主推進(jìn)劑。

2 故障分析

2.1 故障現(xiàn)象分析

在某次飛行回收中，無(wú)人機(jī)到達(dá)回收啟動(dòng)點(diǎn)，傘艙蓋正常彈開和分離，但工作人員未觀測(cè)到射傘火箭工作，減速傘未打開，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)自毀。事后通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品檢查情況和遙測(cè)數(shù)據(jù)判斷，機(jī)上各回收控制指令正常發(fā)出，電氣系統(tǒng)繼電器已工作，電池電壓正常，射傘火箭故障。根據(jù)產(chǎn)品工作原理，判定導(dǎo)致射傘工作故障的原因是射傘火箭傳火失敗。

之后將故障火箭分解檢查，分解后檢查的結(jié)果為：點(diǎn)火具的點(diǎn)火橋路已經(jīng)熔斷，斷口形態(tài)正常，如圖3 所示；主點(diǎn)火藥（黑火藥）未被引燃，綢墊完整脫落，與黑火藥混合，兩塊黃色藥片混合其中，如圖4 所示；傳火板的管殼口部，安裝綢墊的收口壓接縫隙大，僅局部壓接到位，存在異常。

圖3 點(diǎn)火具傳火板

圖4 點(diǎn)火具內(nèi)的火藥

2.2 故障定位

根據(jù)故障分析和試驗(yàn)排查情況，飛行試驗(yàn)中點(diǎn)火具未引燃黑火藥的原因?yàn)椋河捎诠軞な湛诓黄?，且綢墊壓接不牢，綢墊脫落，造成點(diǎn)火具內(nèi)腔與黑火藥之間的阻隔失效。黑火藥進(jìn)入內(nèi)腔，與點(diǎn)火藥和熱敏藥摩擦，在振動(dòng)等力學(xué)環(huán)境下熱敏藥和點(diǎn)火藥提前脫落，致使橋帶熔斷后，傳火序列中斷。

3 機(jī)理分析

在上述傳火過程中，故障出現(xiàn)的時(shí)間及原因?yàn)椋汗軞た诓繅航赢惓?，在力學(xué)震動(dòng)環(huán)境下綢墊脫落，黑火藥進(jìn)入點(diǎn)火具內(nèi)腔，與點(diǎn)火藥和熱敏藥摩擦，造成熱敏藥和點(diǎn)火藥提前脫落，導(dǎo)致射傘火箭點(diǎn)火具內(nèi)部傳火失效。由圖2 可知，點(diǎn)火具綢墊上部為黑火藥，處于自由狀態(tài)。根據(jù)綢墊的沖壓模具，其尺寸為φ8.5 mm 的平面。當(dāng)射傘火箭為工作狀態(tài)放置時(shí)，黑火藥由于重力作用在擠壓綢墊。

由圖5 可知，點(diǎn)火頭殼體與綢墊壓接的區(qū)域僅為半徑1 mm 的環(huán)帶。在殼體收口異常/綢片沖壓偏心的情況下，易造成綢墊壓接異常。在運(yùn)輸/飛行過程中，綢墊脫落，對(duì)黑火藥的分隔限位失效。黑火藥進(jìn)入內(nèi)腔后，與點(diǎn)火藥和熱敏藥摩擦，造成熱敏藥和點(diǎn)火藥脫落，致使橋帶發(fā)火后傳火失敗，黑火藥乃至主推進(jìn)劑無(wú)法引燃。

圖5 點(diǎn)火頭俯視圖

4 故障復(fù)現(xiàn)及改進(jìn)措施

按WJ 231 和GJB 5309.33 震動(dòng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了3發(fā)振動(dòng)試驗(yàn)（見表1），3 發(fā)點(diǎn)火具內(nèi)熱敏藥和點(diǎn)火藥均脫落。熱敏藥和點(diǎn)火藥脫落情況下，橋帶熔斷不能引燃點(diǎn)火藥，故障復(fù)現(xiàn)。

表1 點(diǎn)火具震動(dòng)試驗(yàn)情況

根據(jù)故障原因，對(duì)點(diǎn)火具的工藝進(jìn)行改進(jìn)。工藝更改如下：收口至管殼口部與定位環(huán)完全接觸，在綢墊與管殼的接縫處用硝化棉膠液粘接。

1）點(diǎn)火具地面驗(yàn)證試驗(yàn)。在已完成改裝的73 發(fā)點(diǎn)火具中抽取36 發(fā)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證（見表2），結(jié)果表明，地面試驗(yàn)正常。

2）飛行驗(yàn)證試驗(yàn)。在進(jìn)行充分地面驗(yàn)證試驗(yàn)后，進(jìn)行了一個(gè)架次飛行試驗(yàn)，射傘火箭工作正常，回收系統(tǒng)工作正常。后續(xù)又飛行13 個(gè)架次，均工作正常，表明改進(jìn)措施合理有效。

表1 點(diǎn)火具震動(dòng)試驗(yàn)情況

5 結(jié)論

造成該無(wú)人機(jī)飛行試驗(yàn)射傘火箭未工作的原因?yàn)椋河捎诠軞な湛诓黄角揖I墊壓接不牢，在振動(dòng)等力學(xué)環(huán)境下，熱敏藥和點(diǎn)火藥提前脫落，致使橋帶熔斷后傳火序列中斷。通過對(duì)射傘火箭點(diǎn)火具工藝進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)地面和實(shí)際飛行驗(yàn)證，滿足無(wú)人機(jī)回收系統(tǒng)使用要求，提高了系統(tǒng)的使用可靠性。