席曉文,楊 倩,柳 林,李 倩,李文昊,王治平

(西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所, 西安 710065)

0 引言

電氣檢測是彈箭產(chǎn)品裝配過程中的重要環(huán)節(jié),其檢測結(jié)果可為產(chǎn)品的裝配質(zhì)量可控性提供數(shù)據(jù)支持,確保產(chǎn)品的性能可靠。根據(jù)彈箭產(chǎn)品的接口是否施加外界信號,電氣檢測主要分為動態(tài)電氣檢測和靜態(tài)電氣檢測。動態(tài)電氣檢測是指通過產(chǎn)品接口對其供電和施加激勵,觀測彈上各部件的工作情況,并進行數(shù)據(jù)分析和故障診斷[1]。靜態(tài)電氣檢測則是通過阻值測量設(shè)備對產(chǎn)品裝配過程中不同階段的阻值進行檢測,判斷彈上電氣部件裝配過程的正確性,進而排除裝配過程中存在的質(zhì)量隱患,保證產(chǎn)品裝配的質(zhì)量[2]。目前對于導(dǎo)彈的動態(tài)電氣檢測研究較多[3-6],而靜態(tài)電氣檢測研究則很少見相關(guān)報道。文獻[2]中對導(dǎo)彈靜態(tài)電氣檢測的內(nèi)容進行了初步分析,提出的橫向和縱向二維數(shù)據(jù)比較法,能夠有效驗證導(dǎo)彈部件裝配過程中的可靠性及電氣焊接裝配的正確性。文中主要從檢測的設(shè)置環(huán)節(jié)和內(nèi)容出發(fā),對裝配過程中的靜態(tài)電氣檢測進行研究分析,構(gòu)建整個裝配過程的靜態(tài)電氣檢測框架。

1 阻值數(shù)據(jù)理論分析

彈箭產(chǎn)品裝配過程中產(chǎn)生的阻值數(shù)據(jù)可有效驗證裝配的正確性和完整性,為產(chǎn)品的裝配質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支撐。阻值數(shù)據(jù)的獲取主要來自兩個方面:計算法和實測法。計算法,即基于各部件的SPICE模型,根據(jù)部件之間的電氣連接建立產(chǎn)品的等效電路圖,進而通過仿真計算獲得產(chǎn)品的阻值數(shù)據(jù)。實測法則是通過測量設(shè)備對部件和整彈進行測量獲得阻值數(shù)據(jù),通過對數(shù)據(jù)進行比較來驗證產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。實際中,這兩種方法相輔相成,計算法獲得的阻值數(shù)據(jù)可為實測法獲得的數(shù)據(jù)提供理論支撐,而實測法獲得的數(shù)據(jù)可驗證計算法所用模型的正確性。文中主要對實測法的電氣檢測內(nèi)容進行研究分析。

2 靜態(tài)電氣檢測的環(huán)節(jié)設(shè)置

圖1為彈箭產(chǎn)品典型裝配流程圖。首先對裝配所用的各部件進行配套,明確部件的配套關(guān)系,實現(xiàn)部件的可追溯性;然后按照艙段模塊化的工藝設(shè)計思路,對各獨立艙段進行并行裝配,再進行制導(dǎo)控制艙的對接;總裝前對產(chǎn)品進行通電篩選試驗,考核合格后進行產(chǎn)品的總裝,實現(xiàn)發(fā)動機、戰(zhàn)斗部和制導(dǎo)控制艙的對接。

圖1 彈箭產(chǎn)品典型裝配流程

為了驗證彈箭產(chǎn)品裝配的正確性,確保產(chǎn)品的裝配質(zhì)量,彈箭產(chǎn)品靜態(tài)電氣檢測主要設(shè)置在裝配過程的3個階段:部件狀態(tài)(部件檢測)、通電篩選前狀態(tài)(通電篩選前檢測)和總裝狀態(tài)(出廠檢測)。部件狀態(tài)檢測,主要基于兩方面考慮:一是通過橫向比較法,驗證進入總裝前部件的阻值數(shù)據(jù)是否一致,同時發(fā)現(xiàn)部件是否存在低級質(zhì)量問題,如信號特性與電源地端子短路、電源與電源地端子短路等;二是為后續(xù)通電篩選前狀態(tài)和總裝狀態(tài)兩個環(huán)節(jié)的檢測提供原始數(shù)據(jù)。通電篩選前狀態(tài)檢測主要是從產(chǎn)品的測試口檢測彈上各電氣特性針對參考地的阻值,通過與部件狀態(tài)下的檢測數(shù)據(jù)進行對比,驗證彈上電纜網(wǎng)連接關(guān)系的正確性,防止部件裝錯和擠壓導(dǎo)線,同時為總裝狀態(tài)下的出廠檢測提供原始數(shù)據(jù)?？傃b狀態(tài)下的出廠檢測主要是從產(chǎn)品的測試口檢測彈上各電氣特性針對參考地的阻值和彈上火工品的點火阻值,通過與部件狀態(tài)和通電篩選前狀態(tài)下的檢測數(shù)據(jù)進行對比,驗證彈上部件焊接裝配的正確性。這三個階段的靜態(tài)電氣檢測內(nèi)容相輔相成、互相影響,進而有效控制產(chǎn)品的整個裝配過程質(zhì)量。

3 靜態(tài)電氣檢測的內(nèi)容設(shè)置

靜態(tài)電氣檢測內(nèi)容的設(shè)置主要基于如下原則:部件裝配前后產(chǎn)品質(zhì)量的再次確認和裝配過程的質(zhì)量管控。其設(shè)置內(nèi)容主要有:測各端號對電源地阻值;測信號對信號地阻值和測點火阻值。

3.1 測各端號對電源地阻值

彈箭產(chǎn)品在實際飛行過程中,需要由彈上熱電池給各電氣部件供電才能正常工作。工程人員在彈上電氣部件電路和彈上電纜網(wǎng)設(shè)計時,為防止熱電池供電時將各電氣部件的內(nèi)部電路燒毀,一般將彈上電源信號端口與其它電氣特性端口絕緣或大電阻隔開。盡管部件提交裝配前已經(jīng)過相關(guān)技術(shù)條件要求驗收,屬于合格產(chǎn)品,但考慮到部件燒毀的不可逆轉(zhuǎn)性,在靜態(tài)電氣檢測內(nèi)容設(shè)置的3個階段都要進行“測各端號對電源地阻值”檢測。

部件狀態(tài)階段檢測部件接口各端號與電源地之間的阻值關(guān)系,確保部件在裝配前處于合格狀態(tài),防止將隱患帶到通電篩選前狀態(tài)才被發(fā)現(xiàn),造成產(chǎn)品的返工。因通電篩選階段需要由地面對彈上各電氣部件供電,驗證彈上各時序控制的正確性。為了防止上電造成電氣部件內(nèi)部電路的燒毀,需要在通電篩選前從彈上測試口進行“測各端號對電源地阻值”檢測。該階段的檢測主要為了確認裝配過程中電纜布局是否恰當(dāng),電源線與其它電氣特性引線之間是否存在擠壓短路的隱患。總裝出廠檢測是產(chǎn)品飛行前的最后一道質(zhì)量保障。若彈上電源信號與其它電氣特性信號短路現(xiàn)象在產(chǎn)品飛行過程中出現(xiàn),輕則造成試驗失敗,重則可能造成人員傷亡。因此,一般在產(chǎn)品的驗收條件中,都有檢測各端號與電源地阻值這一項目,確保產(chǎn)品飛行前質(zhì)量可靠。表1為靜態(tài)電氣檢測不同階段“測各端號對電源地阻值”檢測項目的目的。可以看出,不同階段電源信號與其它電氣信號之間的短路隱患來源不同,為確保產(chǎn)品的裝配質(zhì)量,各階段的檢測項目都必不可少。

表1 不同階段“測各端號對電源地阻值”的檢測目的

3.2 測信號對信號地阻值

彈上的電氣信號主要有:各部件及發(fā)控之間的通信數(shù)字信號,炮口查詢信號,飛控輸出給舵機的舵指令信號等。不同信號之間有各自的信號地,如RS422信號對數(shù)字地、炮口查詢信號對信號地、舵指令信號對模擬地等。對于信號之間的有效傳輸,其可靠性可通過動態(tài)測試驗證。這里更多關(guān)注的是如何通過該檢測項目確保產(chǎn)品的裝配質(zhì)量,提前發(fā)現(xiàn)裝配過程中存在的質(zhì)量隱患。

在部件狀態(tài)設(shè)置測各信號對其相應(yīng)信號地阻值,其主要目的是為后面通電篩選前狀態(tài)和總裝狀態(tài)的檢測提供原始數(shù)據(jù),進而通過縱向分析法(單發(fā)產(chǎn)品裝配過程中的數(shù)據(jù)比較)來分析裝配過程的質(zhì)量信息,確保產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。因部件內(nèi)部電路構(gòu)造較為復(fù)雜,其端口的阻值數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一,目前試制前未有明確的阻值范圍可供參考。實際中部件狀態(tài)下的檢測可從兩個方面進行數(shù)據(jù)判斷:一是基于文獻[2]中提出的橫向比較法,即同一批部件的檢測阻值應(yīng)該一致;二是各信號對其信號地的阻值原則上不應(yīng)為短路阻值,至少其范圍大于0。通電篩選前狀態(tài)和總裝狀態(tài)下,從測試口測試各信號對其相應(yīng)信號地阻值,將其與部件狀態(tài)的檢測阻值進行對比分析,可間接驗證裝配的正確性。

3.3 測點火阻值

作為火工品的重要技術(shù)指標(biāo),點火阻值的大小能夠直接反映火工品的工作狀態(tài)。彈箭產(chǎn)品裝配過程中主要通過點火阻值的測量驗證火工品的裝配質(zhì)量。由于火工品的點火不可逆轉(zhuǎn),難以通過動態(tài)測試驗證其裝配的正確性,加上某些火工品的點火信號在測試口無法測量(如為了防止靜電導(dǎo)致發(fā)動機意外點火,將發(fā)動機的點火通路用安全鎖的隔離特性隔開),點火阻值異?，F(xiàn)象的排故又帶有安全風(fēng)險。通常工藝設(shè)計中將點火阻值的測量貫穿于彈箭產(chǎn)品裝配的整個過程,嚴格控制火工品的裝配質(zhì)量。

部件狀態(tài)下設(shè)置點火阻值測量,確保火工品在裝配前處于合格狀態(tài),防止出廠檢測時才被發(fā)現(xiàn)存在異常,造成彈箭產(chǎn)品涉火工品拆解。根據(jù)項目要求,彈箭產(chǎn)品裝配工藝流程設(shè)計中通常將點火具的線路焊接安排在總裝階段。盡管通電篩選前狀態(tài)不涉及點火線路的處理,為了防止裝配過程中造成線路擠壓、操作錯誤導(dǎo)致點火回路異常導(dǎo)通等現(xiàn)象,給通電篩選帶來安全隱患,通常在通電篩選前狀態(tài)也設(shè)置點火阻值檢測,其值大小應(yīng)與部件狀態(tài)下的阻值相差不大?？傃b出廠檢測是產(chǎn)品裝配質(zhì)量把控的最后一步。若點火阻值異常在飛行過程中出現(xiàn),輕則造成試驗失敗,重則可能炸膛,發(fā)生人員傷亡事故。一般在產(chǎn)品的驗收中,都需要從測試口檢測彈上火工品的點火阻值,確保產(chǎn)品飛行前質(zhì)量可靠。該階段的阻值與前兩個階段的阻值相比,主要多了從部件接口到測試口之間的線阻,可按式(1)進行估算。

(1)

式中：R部件為部件狀態(tài)下的點火阻值；R導(dǎo)線為部件接口到測試口之間的線阻；ρ為部件到測試口之間導(dǎo)線的電導(dǎo)率；l為線長；s為線徑。

一般彈箭產(chǎn)品的導(dǎo)線采用AFR-250耐高溫導(dǎo)線,ρ為0.017 2 Ω·mm,s為0.35 mm2,1 m導(dǎo)線的線阻大約為49.1 mΩ。

4 靜態(tài)電氣檢測框架

通過對靜態(tài)電氣檢測的環(huán)節(jié)和內(nèi)容設(shè)置分析,可構(gòu)建彈箭產(chǎn)品的靜態(tài)電氣檢測框架,如圖2所示?；谘b配流程,可將靜態(tài)電氣檢測從縱向上分為3個階段的檢測:部件狀態(tài)、通電篩選前狀態(tài)、總裝狀態(tài)。對于每個階段的檢測,從橫向上其檢測內(nèi)容都包括3個方面:測各端號對電源地阻值、測信號對信號地阻值和測點火阻值。該框架的構(gòu)建,可對產(chǎn)品的整個裝配過程進行監(jiān)督檢測,實現(xiàn)產(chǎn)品裝配的全過程質(zhì)量控制。

圖2 靜態(tài)電氣檢測框架

5 總結(jié)

靜態(tài)電氣檢測是保證彈箭產(chǎn)品裝配質(zhì)量的重要手段,其環(huán)節(jié)和內(nèi)容設(shè)置的完整性、合理性直接影響裝配過程產(chǎn)品質(zhì)量的可控性。文中從彈箭產(chǎn)品的裝配流程出發(fā),通過分析靜態(tài)電氣檢測的環(huán)節(jié)和內(nèi)容設(shè)置,構(gòu)建了產(chǎn)品整個裝配過程的電氣檢測框架。研究結(jié)果對于彈箭產(chǎn)品裝配過程中過程檢驗的設(shè)計具有重要的參考意義。實際裝配過程中,可根據(jù)產(chǎn)品特性的不同,完善所提出的電氣檢測框架,保證產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。