飞机干扰弹异常发射故障分析与改进

李勇军 叶 青 周勇军 刘良勇

国营芜湖机械厂

一、故障分析

某型飞机地面作业维护过程中，前座舱启动控制板（AAP）接通电子对抗系统时，飞机尾部无源干扰设备的第10 号发射器第29、30 号弹位中的箔条干扰弹异常发射。

1.原理分析

无源干扰（CFDS）设备是飞机电子对抗系统的一部分，主要由控制器、顺序器、发射器、干扰弹等系统产品组成，控制器接收投放干扰弹信息及飞机飞行参数，并将投放决策参数送至顺序器。顺序器用于接收控制器的控制信号，产生大电流点火脉冲送至发射器，如图1所示。

图1 无源干扰设备组成示意图

2.系统通电工作过程

当飞机通电后，电子对抗分系统电源组件内部部分电路开始工作，按压启动控制板上“电子对抗”按钮后，电源组件产生28 V 直流电源供给控制器，并将28 V 直流电源和115 V 交流电源供给有源干扰设备，电子对抗系统上电运行，如图2 所示。

图2 电子对抗系统供电示意图

控制器接通28 V 直流电源后，通过内部电源模块进行二次变压，产生28 V、5 V 电压供顺序器工作，12 V、5 V 电压供紫外接收机工作。顺序器通电2 s 内，启动内部自检程序完成电路自检及48 路弹检；通电12 s 时，完成第二次自检及48 路弹检。

3. 弹检及投放原理分析

飞机通电检查过程中，按下座舱启动控制板上“电子对抗系统”按键后，电子对抗系统开始通电，电子对抗无源干扰系统的顺序器上电启动弹位检查，如图3 所示。以本次29 号弹位弹检为例：自检／投放转换指令在弹检时，D10-49 端到V4 的输入端（ZX）无输出信号，K1 继电器不工作，27 V 从常闭触点（XDL红线部）经过R34 电阻（10kΩ），输入到D14 的19#脚，D14 受D9-45 来的自检／投放指令的控制，从D14 的7#脚输入，从18#脚输出发送到29#弹位（蓝线指示）。

图3 弹检及投放原理图

弹检脉冲通过顺序器插头连接到32 个发射器的点火线圈正触点上，脉冲幅值为150 mV，脉宽10 ms。将查询结果通过顺序器上报给控制器。弹检脉冲通过干扰弹电流小，不会投放干扰弹。

自检/投放转换指令在投放时，D10-49 端到V4 的输入端（ZX）有5 V 输出信号，K1 继电器工作，27 V从常开触点（DDL 黄线部）经过R18 电阻（15Ω）输入到D14 的19#脚，D14 受D9-45 来的自检/投放指令的控制，从D14 的7#脚输入，从18#脚输出发送到29#弹位，通过发射器电触点投放干扰弹（绿线指示）。

投放脉冲通过顺序器插头接到对应的发射器的弹位的点火线圈正触点上，脉冲幅值约为7 V，脉宽10 ms。投放脉冲电流大，干扰弹可以被投放。

三、故障原因分析

根据现场故障现象，结合无源干扰设备上述工作原理进行分析，绘制出系统故障树，如图4 所示。结合故障树，对可能引起该故障的10 个底事件进行逐项排查，形成故障分析如下。

图4 干扰弹异常发射故障树

1.人为因素

根据干扰弹投放原理和程序控制关系分析，如果是座舱操作人员误操作按压发射按钮，系统将会按顺序从首枚箔条弹开始发射，不可能出现第29、30 号弹位发射投放的故障现象，因此排除底事件1。

2. 产品故障

如果电源组件故障导致输出电压异常，控制器和顺序器不能正常工作，则所有干扰弹都会受到影响，不会只发射投放2 枚干扰弹，因此排除底事件2。

如果控制器故障产生异常投放指令，也应该按顺序从首枚箔条弹开始发射，而不是发射中间的2 枚，因此排除底事件3。

如果右顺序器X3 插头到第10 个发射器（FL59）插头的电缆和外部电缆有短路现象，造成其他线路上的电压接到第10 个发射器插头的9#、10#线，可能导致第29、30 号位干扰弹意外发射。插头经检查未发现有短路情况。使用示波器测量第29、30 号弹位发射通路电压值，对电子对抗系统加电时，发现存在幅度150 mV、脉宽10 ms 的脉冲信号；当干扰弹投放时，发现存在幅度7 V、脉宽50 ms 脉冲信号。对比测量其他弹位，加电脉冲和投放脉冲一致且符合性能指标，未发现异常现象，因此排除底事件4。

如果右顺序器内部有多余物，可能造成线路短路，导致第29、30 号位干扰弹意外发射。经检查，右顺序器内部无多余物，测量右顺序器X3 插头到故障10 号发射器（FL59）插头导通性、绝缘性，符合电气连接要求，未发现异常现象，因此排除底事件5。

如果右顺序器插头8#、9#线有异常电压输出故障，可能导致第29、30 号位中的干扰弹意外发射。用示波器检查X3 插头8#、9#线，未发现异常电压输出，因此排除底事件6。

如果弹检时右顺序器自检/投放转换继电器K1 发生故障，可能导致第29、30 号位中的干扰弹意外发射。用示波器监控右顺序器中三极管V4 输入端ZX 信号及自检/投放转换继电器K1 线圈负端，未发现异常现象，因此排除底事件7。

如果是发射器故障，但其内部芯线及连接电缆内的其他芯线无法提供发射所需的电流，即使短路也无法导致误投放的发生。10 号发射器线路连接经检查，未发现短路等异常现象，因此排除底事件8。

3.其他因素

一是机上线路故障。顺序器、控制器及发射器之间的线路故障也可能造成故障情况的出现，首先检查右顺序器插头到右侧16 个发射器连接电缆之间导通性、绝缘性，符合电气连接要求，无异常。扩大线路检查范围到相关系统电缆线路都未发现问题，因此排除底事件10。

二是控制器到顺序器之间连接的电磁干扰。在基本排除机上系统产品和电缆线路问题的故障可能性后，怀疑是否可能是机上电磁干扰引发的故障。于是逐项接通机上系统产品，利用示波器监控顺序器内部的相关信号。在启动控板盒上接通电子对抗系统后，再接通通导系统按键时，在ZX 信号及K1 线圈负端偶发异常信号。然后进一步检查发现，当断开短波电台收发机电源电缆线时，干扰波形消失，因此怀疑短波电台通电过程中产生干扰信号导致右顺序器自检/投放转换继电器K1 产生误动作，在弹检过程中导致干扰弹意外投放，据此推断底事件9 是本次故障的原因。

根据该型短波电台工作原理分析，短波电台在上电自检过程中存在7.99 MHz 的模拟发射情况，使用频谱分析仪在短波电台上电自检过程中监测天调部件线缆处的传导电磁发射频谱，如图5 所示。由于短波电台发射功率较大，8 MHz 左右的短波信号，波长为37.5 m（不考虑介质影响），顺序器的5 V 和27 V 地线是通过10 m 左右的电缆连接到控制器的，在控制器端进行远程接地，顺序器的数字地和模拟地之间存在较大的共地环路阻抗，另外电缆在机身部分与短波电台电缆相同走向，在短波电台发射过程中其电磁辐射信号通过天调部件电缆耦合作用到顺序器地线环路中，造成干扰。

图5 短波电台自检过程中的辐射发射结果

四、故障复现

由于该故障属于比较严重的危险性故障，不能通过实弹进行检查验证，而无源干扰弹激发时的信号暂无专用设备进行采集，通过对无源干扰系统工作原理分析，针对性研制干扰弹脉冲监控设备，利用该设备进行故障验证。按照机上操作模式进行试验，试验情况如下。

实测短波电台开机到发射的时间。通过现场测试，短波电台从开机到发射时间为11 s。结合无源干扰设备接通电门后自检时间制定测试方案如下：电子对抗电门接通后1 s，接通短波电台电门，使得无源干扰设备自检时间与短波电台发射时间重合，以验证短波电台发射是否会对无源干扰设备产生电磁干扰，导致干扰弹误投。用示波器测试顺序器内部继电器K1 线圈负端，监测K1 线圈负端的干扰信号，自制设备连接顺序器插头，监测干扰情况是否会产生投放信号。

按照试验方案进行通电检查，在电子对抗上电12 s后，示波器监测到电磁干扰信号，自制设备上模拟干扰弹发射LED 灯被点亮（存在3 V 以上、时间间隔0.1 ms的异常信号）。因此得出验证结论：短波电台发射时，如果电磁干扰信号与电子对抗自检信号重合，会在顺序器输出端产生异常信号，可能会导致干扰弹误投。

根据以往电磁干扰故障处理经验，对短波电台线路进行屏蔽处理，可降低短波电台对顺序器干扰。主要屏蔽工作一是天调部件电缆屏蔽处理；二是将短波电台天调部件上的天线引线更换为带屏蔽线引线。按要求对天调部件的低频电缆和高频电缆外套一段约300 mm 的防波套，两端收头做好防护处理。插头端的防波套固定于尾附压线片处，做到屏蔽接地处理，同时更换带屏蔽引线的天线引线，再次反复进行通电试验验证，短波电台上电后的抖动脉冲波形幅度由原来的近30 V 降低到4 V 左右，信号幅度不足以导致K1继电器误动作，监测设备上未再出现过干扰弹发射指示灯燃亮情况，说明故障已排除。

五、结束语

本文通过电缆屏蔽措施降低了电缆地线对电磁干扰信号的引入，排除了故障现象，但问题的根本原因是由于系统顺序器和控制器之间的电缆地线设计不合理，将高频干扰信号引入到线路中导致系统误工作。故障排除后，技术人员对该问题进行反馈，最终通过试验验证了关于系统接地线路的设计更改，采用了在顺序器产品旁边就近接地的方式，彻底杜绝了该问题隐患的发生。该案例充分说明了系统产品研发过程中的电磁兼容性设计的重要性，也可为汽车、船舶等相关行业中的电磁兼容性问题整改提供借鉴。