某型飞机火箭控制盒故障原因分析及预防

钟创新 郭新光 滑娇娇/石家庄海山实业发展总公司

火箭控制盒可以将一定周期的脉冲电流一次性地输送给火箭弹的电点火具，使火箭弹按输出脉冲的次序进行发射，并发出控制盒的初始位置和火箭弹的弹尽位置信号，是控制、发射装载在机上火箭弹的机载设备。

1 故障现象

同一机型的火箭控制盒曾连续发生两起故障：

1）对控制盒执行防雨措施时听到异响，打开检查，发现其内部一电容脱落。

2）同型飞机执行实训任务，第一次装挂火箭弹发射正常，第二次装挂火箭弹未发射成功。

2 火箭弹发射原理

火箭控制盒电路如图1 所示。发射火箭弹时，首先选择火箭发射方案，对火箭进行加载，按压“射击”按钮，机上网路电流自火箭控制盒插头3 号插针进入，经过常闭触点P1P2、电阻R2、电刷Ⅰ、插头11 号插针连接的负载电路（第一枚弹的点火具电阻），使第一枚弹发射。与此同时，机上网路正电经过常闭触电组P1P2P3 输入继电器线圈绕组J，使继电器作动，吸合衔铁，使衔铁右臂下降，装有拨杆的左臂升起，使摇臂绕摇臂轴转动。摇臂以其上臂拉伸弹簧，下臂则使棘爪滑动到棘轮下一齿位。衔铁被吸合时，三瓣接触弹簧跳开到限动片上，常闭触点的断开使线路断电，衔铁返回初始位置，在弹簧作用下，推动棘轮转动一个齿位并使和棘轮同轴的电刷Ⅰ、Ⅱ相应地转到下一个接触片端3 的位置（对应插头21 号插针）。衔铁返回初始位，三瓣接触弹簧跳回触点P1P2P3 闭合位置，经过机上网路电流、接触片3、插头21 号插针、第二个负载电路，使第二枚弹发射。当电刷滑到接触片5 号位时，机上正电经插头4号插针、接触片23 和电刷Ⅱ到继电器线圈J。若一直按着按钮，即线圈一直通电，衔铁也一直被吸合，则常闭触点一直断开，电刷Ⅰ、Ⅱ便停在接触片5（插头23 号插针）位置上。松开按钮，继电器线圈断电，衔铁在弹簧力作用下，返回初始位置，触点P1P2P3 闭合，电刷Ⅰ、Ⅱ滑动到下一个相应位置接触片5 和24 位置，为下一次发射做好准备。

以4 发（2 发）发射为例，经第一次按压射击按钮后，火箭控制盒向发射器连续输出4 个脉冲；同理第二次按压可连续输出4 个脉冲；第三次按压可连续输出7 个脉冲。最后松开射击按钮时，棘轮触点闭合，零位信号灯亮，表示火箭弹发射完毕，火箭控制盒回到初始 位置。

图1 火箭控制盒电路原理图

3 故障原因分析

3.1 电容脱落原因分析

1）厂家在生产火箭控制盒时，如果CJ10A 电容库存不足，则采用相同功用的CL41 电容，所以电容存在两种状态。对控制盒进行普查，发现脱落的电容都因引脚折断造成，有的在焊点处折断，有的在自弯折处折断（见图2），且脱落电容全部为CL41 型。

2）对比两种电容，CL41 电容因引脚较细、较长，配装后处于悬空状态。两种电容分别如图3、图4 所示。

3）对火箭控制盒电容脱落原因进行分析，列出故障树，如图5 所示。

4）脱落原因：配装机型地处北方，冬天温度低，电容引脚容易变脆，产品安装于机翼上，起飞着陆时的异常振动使电容引脚易产生应力集中而断裂。根据普查结果，断裂的均为CL41 电容，该电容引脚较长、较细，弯折处两端因电容自重而存在振动幅度差异，应力相对集中，引脚更易断裂。装备使用时间长，电容引脚可能存在一定的腐蚀。产品修理时未对两种状态电容可能存在的风险进行识别，对产品状态的差异性不敏感，没有制定相应的电容加强措施，也是导致问题发生的原因之一。

3.2 火箭弹发射不成功原因分析

图2 普查电容引脚折断情况

图3 配装CJ10A电容的火箭控制盒

图4 配装CL41电容的火箭控制盒

图5 火箭控制盒电容脱落故障树

图6 限流电阻阻值增大故障树

1）在使用火箭检查仪通电检查挂点火箭发射电路时，能够清晰听到火箭控制盒发出的脉冲信号声音，但检查仪指示灯不亮。因此，根据故障现象及机载火箭系统工作原理，第一次发射火箭后，飞机再次上空，在空中不能第二次发射火箭的原因主要三点原因：一是火箭控制盒不能正常恢复“零位”；二是控制盒的电刷组件及导线与壳体间接触不良；三是火箭控制盒不能发出正常的火箭发射脉冲。其中，不能发出正常火箭发射脉冲的原因包括：脉冲控制电路存在短路现象，但第一次正常发射可排除此原因；火箭控制盒限流电阻失效，阻值异常增大，不能给出正常发射火箭弹所需的脉冲电流。对此列出故障树，如图6 所示。

2）地面分解故障件火箭控制盒，检查其棘轮处于初始位置时，触点与固定在支架上的接触板片处于接通状态，接触板片接至信号指示灯及电源正极上，即火箭发射完毕的零位 正常。

3）检查控制盒电刷组件及导线与壳体间接触情况良好，无短路现象。

4）对怀疑有问题的控制盒限流电阻R2（RJ9-1-3.01Ω±2%）的电阻值进行检测，检测值约为795Ω，严重超出3.01Ω 的标称值。分解后检查发现，该限流电阻实物外观良好，未出现烧蚀现象；但退漆后看出有明显切割槽， 见图7。

5）给电阻R2 加1V 电压，用数字三用表测试电阻金属膜表面电压，处于断路状态。选取正常电阻R2 与故障电阻R2 进行热成像对比试验，两个电阻同时加1V 电压后可以看出，故障电阻R2 内部已断路，无电流输出。

6）对退漆后的故障电阻R2 进行金相分析，发现表面沿切割槽端口处有裂纹，裂纹一直持续到切割槽的另一个端口，见图8。

图7 故障电阻R2退漆前后对比

图8 R2电阻裂纹走向图

据金像分析可以看出，在制造电阻切割槽时，由于切割不当，造成切割槽端口处产生应力，随机体振动导致应力裂纹越来越长，随着火箭弹发射次数的增加，发射电流使电阻不断热胀，裂纹进一步加深，造成电阻逐渐趋向断路状态，回路脉冲电流也愈来愈小，逐渐降低火箭控制盒脉冲电流带载能力，最终导致火箭弹发射不成功。

4 预防措施

1）采用GD-414 硅胶填充到电容与母板之间，以增加减振并加固。

2）加强对两种状态电容引脚和R2电阻阻值的外观检查、阻值检测，进行振动试验、高低温试验、负载冲击试验，验证承载性能，保证产品修理的可靠性。

3）将以上修理方法与要求纳入产品修理工艺规程，完善产品修理技术标准。

4）对配装的所有火箭控制盒开展普查：在盒内的电容与母板之间填充GD-414 硅胶，增加减振防护；对电阻等元器件按完善后的工艺要求进行检测，确保控制盒性能可靠。