某型固体火箭发动机未点火故障分析

王怀华 钟向征

摘要：针对某型装备固体火箭发动机发射后未点火故障，分析了装备的工作时序和固体火箭发动机的工作原理，确定了未点火的故障树，通过跟踪排查逐一确认，找到了故障产生的可能原因。

关键词：固体火箭发动机;未点火;故障树

某型装备固体火箭发动机为该装备的动力部件，用来为装备飞行提供必需的推力，保证装备要达到的飞行距离。该型发动机为自由装填式，由头部点火系统、发动机壳体、药柱、尾喷管等组成。某型装备发射离机后出现该型固体火箭发动机未点火现象。

1 装备工作时序

1）加温：载机发出对电池加温信号。

2）接通：导引头轴锁定在弹轴方向，装备准备好（供电正常、装备导引头轴锁定、陀螺转速稳定等），可以接收目标信号。

3）目标：过转弯点后，飞机导航系统向装备发出“目标”命令，同时领航员得到进入目标区提示，可以寻找目标。

4）联接：“目标”命令后，领航员接收到导引头传来的目标信息，操纵摸球在显示器上用十字线压住目标，并按下“聯接”按钮。

5）截获：“联接”后，导引头对自身截获目标的可靠性进行检查。即导引头给自身一个偏差信号，使导引头偏离目标，然后看能否跟踪回来，如果还能继续跟踪上目标，则产生“截获”命令;如果不能继续跟踪目标，则无“截获”命令。目标与背景的对比度越明显，越容易截获目标（如果有伪装就不易截获），导引头的分辨率比人眼高，人可分辨的目标一般均可攻击。

6）投放：“截获”后，如果其他条件满足（即在发射区），显示可以发射。

7）准备：按“发射”按钮后，电池、燃气发生器工作，舵面归零，形成“准备”命令给飞机，飞机弹射装备。

8）脱离：装备弹射，脱离保险销拔掉，解除引信系统一级保险，装备弹射后，点燃发动机。

9）接通控制：脱离（或发动机点火）后，装备到达安全距离，接通控制系统。

10）解除保险：脱离后一定时间，固体火箭发动机上的燃气压力开关工作，解除引信系统二级保险。

11）发动机工作结束：脱离后一定时间，发动机工作结束（主动段结束）。

12）与目标相遇：与目标相遇，解除引信系统三级保险，引信（保险执行机构）工作，起爆战斗部。

2 固体火箭发动机工作原理

图1、图2分别为发动机点火指令信号流程图和发动机点火系统相关部件连接图。从图中可以看出，该型固体火箭发动机点火系统由发动机点火保护部件、发动机电点火管1、电点火管2和保险销M2等部件组成，这些部件都位于发动机舱前端小隔舱内。贮存、运输时，舱体外盖有保险销保护盖;舱体侧面11号舱口盖有三个红色保护盖，分别对应保险执行机构的连接插头和两个发动机电点火管的连接插头保护帽。战斗状态时，需取下保护帽，并进行相应插头的可靠连接。

在战斗状态下，飞行员按发射按钮后，装备上的电瓶开始工作，通过装备自动组合装置中继电器的转换，27.O±2.7V直流电压Vcc加到保险销M2底部的Ⅲ40插头上。

在保险销被拉出后，27.0±2.7V直流电压Vcc通过插座Ⅲ20加到了发动机保护部件上。与此同时，通过Ⅲ11插头将直流电压Vcc送至自动驾驶仪作为分离指令信号。

发动机保护部件由两个继电器和四个电阻组成。两个继电器在接收到27.0±2.7V直流电压信号后吸合，同时27.O±2.7V直流电压通过两个4孔插座Ⅲ21、Ⅲ22分别加到两个电点火管上，在电流作用下，两个电点火管工作，电点火管工作后产生的火焰点燃固体火箭发动机点火药盒，点火药盒工作后，产生的高温高压燃气点燃固体火箭发动机装药。装药在燃烧室内燃烧形成高压产物，经尾喷管形成超音速气流，使装备获得必需的速度。

3 问题分析

针对装备发射后未点火故障，按故障树分析方法，以“装备发射离机后固体火箭发动机未点火”为顶事件建立故障树，如图3所示。

以下对各种可能的故障分支和底事件逐项进行分析。

3.1 供电系统异常

1）电瓶故障

根据已知的故障信息，结合装备工作时序分析，在装备的发射过程中，由于装备已经形成了“准备”信号返回载机，说明电瓶正常工作，这一故障可以排除。

2）自动装置组合故障

装备自动装置组合由11个继电器、4个二极管、3个电阻、2个电容、1个熔断器、5个接插件及电缆等组成。该模块的主要作用是根据飞行员的控制指令，通过继电器组合进行逻辑控制，完成供电和配电电路的连接，选择相应指令、信号输入输出通路，实现与飞行员指令对应的装备导引和控制模式。

自动装置组合中的继电器Pl0吸合的作用是在装备脱离载机、保险销M2被拉出后，切断弹载电池，激活电路和燃气发生器点火电路，接通发动机点火电路。

若自动装置组合中的继电器Pl0出现故障，则发动机点火电路不能接通。装备上机前，对装备自动装置组合进行了地面检测修理，检测结果均合格，故自动装置组合出现故障的概率较小，基本可以排除。

3.2 连接电缆故障

点火信号通过弹上连接电缆进行传输，若连接电缆故障则发动机点火电路不能接通。装备上机前，对弹上各电缆均进行了地面检测修理，检测结果均合格，故可排除连接电缆故障。

3.3 点火系统异常

1）保险销M2故障

保险销M2是发动机点火装置的重要组成部分，其结构如图4所示。

保险销M2的工作原理：拉索与载机上的弹射式发射装置的导向机构连接，当拉索受力时将机构分离。

保险销M2由法兰盘以4个螺栓固定在装备上。当机构分离时，针杆使小球解脱，下落机构的端面将小球推到中央，从而下落机构自身得以解脱。弹簧使下落机构落到绝缘子的底部不能再动，从而下落机构的触点与带触点的绝缘子接触，绝缘子上的触点通过其内部导体与保险销底部的插头相连。最终，导致保险销M2内部常开触点闭合。

保险销M2的底部是一个五针脚的插头，与其相连的电缆插座是五孔的Ⅲ40，同时Ⅲ40又通过电缆与七针插头Ⅲ11、四孔插座Ⅲ20相连。

若拉索拉出后，保险销M2未可靠工作，内部常开触点未闭合，则导致装备自动装置组合传送过来的Vcc直流电压信号不能加载到发动机点火电路上。装备上机前，对保险销M2的外观和静态性能参数进行了检查测试，均符合技术指标要求。保险销为一次性使用部件，拉索被拉出后无法复原，故其动态性能参数无法检测。就存在一种可能：装备发射后保险销M2相应触点不能可靠接通，导致电信号不能传输到发动机点火系统。因此，不能排除保險销M2故障。

2）点火保护部件故障

发动机点火保护部件由两个继电器Pl、P2和4个电阻组成。

点火保护部件的工作原理：继电器Pl、P2接收到27.0±2.7V直流电压信号后吸合，同时，27.0±2.7V直流电压通过两个四孔插座Ⅲ21、Ⅲ22分别加到两个电点火管上。

点火保护部件的保护功能：装备在处于储存或测试状态时，保险销未拔掉，其内部带有触点的绝缘子不会落下，发动机保护部件中的继电器Pl和P2不会吸合，27.O±2.7V直流电压就不会加到两个电点火管上，而且在偶然的电磁感应下，Pl、P2控制端产生的瞬间电压电流在电压大小、电流大小和持续时间上难以满足吸合条件，所以不会误动作让这个感应电压传至电点火管从而导致偶然点火。因此，采用保险销阻断27.O±2.7V直流电压通路以及Pl、P2不会被误触发这两种机制来避免偶然点火。

装备上机前，对点火保护部件进行了地面检测修理，检测结果均合格。发动机点火保护部件出现故障的概率较小，基本可以排除。

3）电点火管故障

该型装备固体火箭发动机采取双电点火管同时点火。装备上机前，对两个电点火管的桥丝阻值和绝缘阻值进行了检测，其电性能参数无故障;对两个电点火管输出端进行了外观检查，未见异常。

由于该型装备发动机点火系统采用冗余设计、双点火系统，两个电点火管同时产生故障的可能性微乎其微，故可排除电点火管故障。

3.4 电点火管连接异常

发动机点火系统在贮存和运输中处于保护断开状态;在战斗状态，必须从装备的11号舱口将点火保护部件的两个输出插头与两个发动机电点火管可靠连接。若出现连接不可靠现象，则会影响发动机点火。因此，不能排除点火保护部件两个输出插头与对应的两个发动机电点火管连接不可靠故障。

3.5 发动机本体异常

1）发动机点火药盒故障

装备发动机点火药盒是发动机点火的二次能源传递部件，若该部件出现故障，发动机装药将不能被点燃。

点火药盒为不可测的火工部件，内部为黑火药颗粒，若固体火箭发动机密封不好，受潮后容易引起黑火药失效，从而使固体火箭发动机瞎火。因此，不能排除火工部件受潮或制造时的固有缺陷。

2）发动机装药故障

某型固体火箭发动机装药为双基固体推进剂，有良好的安定性，使用性能可靠，经过相关地面试验，从未出现过瞎火现象，且装备上机前对其进行了外观检查及探伤检查，可排除该部件的故障。

4 结论

从上述分析可知，导致该装备发射离机后固体火箭发动机未点火的可能原因有：

1）保险销M2及点火药盒故障。

2）保险销M2的拉索在装备弹射后，未与保险销可靠分离。

3）发动机保护部件输出插头与电点火管连接不可靠故障。