某型航空自导深弹舵机技术状态评估试验研究

杨姗姗

(中国人民解放军第4328工厂军械光电车间，山西 长治 046011)

0 引言

某型航空自导深弹(以下简称深弹)是我海军装备的一型主要反潜作战武器，由反潜固定翼飞机或反潜直升机空投入水，入水后自动搜索和攻击目标。该型深弹自装备部队后，已经过两次延寿，目前再次面临到寿问题。为确认深弹当前技术状态以及是否具有延寿价值，需对其进行全面的技术状态评估。

本文针对该型深弹的舵机，在充分摸透其组成结构、电气原理和工作过程的基础上，研制了专用试验设备，利用专用设备和相关通用测试仪器，对舵机进行了技术状态评估试验研究。通过试验，确定了其目前的技术状态，为深弹延寿提供了重要的技术依据。

1 舵机的功能、组成及工作原理

1.1 舵机功能

舵机是深弹自导系统的一部分，主要在电子舱的指令信号下，通过舵面的转动实现深弹运动方向的控制。

1.2 舵机组成

舵机(图1)由电磁系统、四个舵和火药加热元件组成。机构上彼此不相连的四个舵紧紧地同电磁系统的电枢连接在一起，并悬挂在轴上，这种结构可靠性高。

图1 舵机实物照片

1.3 舵机工作原理

舵机从目标上返回的信号被接收换能器接收、放大、识别、消除噪声干扰、交混回响干扰、从海底和相邻水下弹返回的信号，以指令的形式传输到舵机上来操舵，并使深弹朝向目标。对测量出的相对于水下弹轴的探测角度和信号的相位关系进行分析，根据分析结果，使用弹道修正系统来控制舵机改变深弹运动方向。

在弹道修正系统当前工作周期发送阻塞脉冲时和下一个工作周期时从目标上返回的探测脉冲来临之前，舵机上的电磁铁处于接通状态。如果没有目标或已接收的信号之间的相位差小于阀值，则舵机的电磁铁被断电，舵处于中间位置。舵机工作原理图如图2。

图2是舵机工作原理图。

图2 舵机工作原理图

2 舵机技术状态评估试验过程

2.1 评估流程

在长期贮存过程中，舵机内的器件参数会随时间发生变化，直接或间接引起电子设备老化和指标退化，从而影响深弹的正常工作。其主要失效模式为：电容绝缘电阻超差、焊点失效或导线短路等。本次技术状态评估试验的舵机共4个，工作流程如图3所示。

图3 舵机技术状态评估流程图

2.2 环境试验前初始技术状态检查

2.2.1 外观检查

对舵机进行外观检查，产品表面光洁，没有发现有锈蚀、裂纹及变形等机械损伤；产品漆层颜色均匀，无擦伤、剥落现象；文字、标识清晰明确，连接器紧固螺钉固定牢靠、无松动；连接器芯针排列整齐，插针光滑，无锈蚀、弯针、缺损，插孔无堵塞；连接电缆无折断、破损、老化现象。

2.2.2 线圈电阻测试

1) 测试所用设备、仪器

试验设备、仪器的型号、规格及数量如表1所示。

表1 试验设备、仪器

2) 测试方法、步骤

a) 将万用表打到电阻档位；

b) 将电阻档的正接线端接舵机插头的公共脚，负接线端依次接舵机插头上与四个舵机相对应的脚；

c) 依次读取四个舵机的线圈电阻值(如图4所示)；

d) 记录结果。

图4 线圈电阻测试

2.2.3 消耗电流及打舵方式测试

1) 测试所用设备、仪器

测试所用设备、仪器的型号、规格及数量见表2。

表2 试验所用设备、仪器

2) 测试方法、步骤

a) 将舵机插座的公共脚与“直流电源”正极连接；

b) 打开“直流电源”开关，将直流电源的输出调至28 V；

c) 将“直流电源”的显示调至电流档；

d) 将舵机插座与四个舵机相对应的脚依次与“直流电源”负极连接；

e) 检查并记录与四个舵机相对应的脚分别与“直流电源”负极连接，舵机工作时的最大消耗电流及打舵方式；

f) 将四个舵片分别带载50 g(用鱼线通过舵片上的小孔挂载一个50 g砝码)，重复e)步骤，记录其耗电电流值是否有改变；

g) 记录结果并关闭“直流电源”开关。

图5 消耗电流测试

2.2.4 力矩测试

1) 测试所用设备、仪器

测试所用设备、仪器的型号、规格及数量见表3。

表3 试验所用设备、仪器

2) 不同舵片测试时与电源连接方式

分别将四个舵机与舵机插座相对应的引脚同电源负极相连。

3) 舵片与力矩工装的连接

a) 将力矩工装固定在舵机上方，如图6所示。

b) 鱼线穿过舵片上的小孔将舵片与承重篮相连接。

4) 释放力矩测试方法

a) 按图6将工艺装备与1轴舵片连接；

b) 将舵机插座的公共脚与“直流电源”正极连接，将与舵机Ⅰ相对应的引脚与“直流电源”负极连接；

c) 打开“直流电源”开关，将直流电源的输出调至28 V，控制1轴舵片吸合；

d) 从不加砝码开始以1 kg为单位逐步增加砝码质量，直到舵机舵片松开时停止增加砝码，然后将砝码质量恢复至舵片松开前的最后一次砝码质量；

e) 以0.01 kg为单位逐步增加砝码质量，直到舵片松开时停止增加砝码，根据此时砝码质量计算舵机释放力矩；

f) 按同样方法，测试并记录其余三个舵机的释放力矩；

g) 记录结果并关闭“直流电源”开关。

图6 力矩测试连接图

注：力矩与法码质量的计算公式为：

M=m×D×g

.

(1)

其中：M—力矩(N·m)；

m—砝码质量(kg)；

D—法码垂线与舵轴的初始距离(m)，此处D=0.23 m；

g—重力加速度(N/kg)。

5) 吸合力矩测试方法

a) 按图6将工艺装备与1轴舵片连接；

b) 将舵机插座的公共脚与“直流电源”正极连接，将与舵机Ⅰ相对应的引脚与“直流电源”负极连接；

c) 从不加砝码开始以0.1 kg为单位逐步增加砝码质量，增加一次砝码质量、打开舵机供电“直流电源”开关一次(打开直流电源时，要确保舵片处于正中位置)，测试舵机在此砝码质量条件下，能否控制舵片吸合，测试完毕后关闭电源开关；

d) 重复b)项步骤，直到舵片在砝码达到某一质量时无法吸合；

e) 将砝码质量恢复至最后一次能使舵片吸合的质量后，以0.01 kg为单位逐步增加砝码质量，重复第b)项步骤，直到启动电源后舵片无法吸合时，停止增加砝码，根据此时砝码质量计算并记录舵机吸合力矩；

f) 按同样方法，测试并记录其余三个舵机的吸合力矩；

g) 记录结果并关闭“直流电源”开关。

2.3 环境适应性试验

2.3.1 试验条件确定

冲击试验和振动试验分别按照《GJB 150.18A-2009 军用装备实验室环境试验方法 第18部分：冲击试验》和《GJB 150.16A-2009 军用装备实验室环境试验方法 第16部分：振动试验》相关标准制定确定试验条件。冲击幅值依据深弹空投开伞后，其稳定落速及入水阻力负加速度确定，其随机振动条件取自某直升机载弹药环境试验条件。

2.3.2 试验所用设备、仪器

环境试验所用设备、仪器如表4所列。

表4 环境适应性试验所用设备、仪器

3 环境试验后最终技术状态检查

产品环境试验完毕后，对其外观和性能进行检查，试验项目、试验所需设备仪器、试验方法同第3.2条规定。

4 舵机技术状态评估试验结论

同一批次产品在一次延寿、二次延寿及本次技术状态评估时的外观无明显变化；线圈电阻值、消耗电流值均稳定；打舵方式无变化；释放力矩值、吸合力矩值稳定。

不同批次产品在外观、线圈电阻、消耗电流、打舵方式、扭转力矩方面都无明显变化。

试验的舵机，均正常工作，说明产品经长期贮存及值班使用后，性能未发生变化，技术状态依然稳定，具备延寿潜力。

5 结束语

本文通过对某型深弹舵机的技术状态评估试验研究相关工作，确定了其目前的技术状态，通过试验，得出产品经长期贮存及值班使用后，技术状态依然稳定，具备延寿潜力。为深弹延寿提供了重要的技术依据。

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