某型固體火箭發動機未點火故障分析

王懷華 鐘向征

摘要：針對某型裝備固體火箭發動機發射后未點火故障，分析了裝備的工作時序和固體火箭發動機的工作原理，確定了未點火的故障樹，通過跟蹤排查逐一確認，找到了故障產生的可能原因。

關鍵詞：固體火箭發動機;未點火;故障樹

某型裝備固體火箭發動機為該裝備的動力部件，用來為裝備飛行提供必需的推力，保證裝備要達到的飛行距離。該型發動機為自由裝填式，由頭部點火系統、發動機殼體、藥柱、尾噴管等組成。某型裝備發射離機后出現該型固體火箭發動機未點火現象。

1 裝備工作時序

1）加溫：載機發出對電池加溫信號。

2）接通：導引頭軸鎖定在彈軸方向，裝備準備好（供電正常、裝備導引頭軸鎖定、陀螺轉速穩定等），可以接收目標信號。

3）目標：過轉彎點后，飛機導航系統向裝備發出“目標”命令，同時領航員得到進入目標區提示，可以尋找目標。

4）聯接：“目標”命令后，領航員接收到導引頭傳來的目標信息，操縱摸球在顯示器上用十字線壓住目標，并按下“聯接”按鈕。

5）截獲：“聯接”后，導引頭對自身截獲目標的可靠性進行檢查。即導引頭給自身一個偏差信號，使導引頭偏離目標，然后看能否跟蹤回來，如果還能繼續跟蹤上目標，則產生“截獲”命令;如果不能繼續跟蹤目標，則無“截獲”命令。目標與背景的對比度越明顯，越容易截獲目標（如果有偽裝就不易截獲），導引頭的分辨率比人眼高，人可分辨的目標一般均可攻擊。

6）投放：“截獲”后，如果其他條件滿足（即在發射區），顯示可以發射。

7）準備：按“發射”按鈕后，電池、燃氣發生器工作，舵面歸零，形成“準備”命令給飛機，飛機彈射裝備。

8）脫離：裝備彈射，脫離保險銷拔掉，解除引信系統一級保險，裝備彈射后，點燃發動機。

9）接通控制：脫離（或發動機點火）后，裝備到達安全距離，接通控制系統。

10）解除保險：脫離后一定時間，固體火箭發動機上的燃氣壓力開關工作，解除引信系統二級保險。

11）發動機工作結束：脫離后一定時間，發動機工作結束（主動段結束）。

12）與目標相遇：與目標相遇，解除引信系統三級保險，引信（保險執行機構）工作，起爆戰斗部。

2 固體火箭發動機工作原理

圖1、圖2分別為發動機點火指令信號流程圖和發動機點火系統相關部件連接圖。從圖中可以看出，該型固體火箭發動機點火系統由發動機點火保護部件、發動機電點火管1、電點火管2和保險銷M2等部件組成，這些部件都位于發動機艙前端小隔艙內。貯存、運輸時，艙體外蓋有保險銷保護蓋;艙體側面11號艙口蓋有三個紅色保護蓋，分別對應保險執行機構的連接插頭和兩個發動機電點火管的連接插頭保護帽。戰斗狀態時，需取下保護帽，并進行相應插頭的可靠連接。

在戰斗狀態下，飛行員按發射按鈕后，裝備上的電瓶開始工作，通過裝備自動組合裝置中繼電器的轉換，27.O±2.7V直流電壓Vcc加到保險銷M2底部的Ⅲ40插頭上。

在保險銷被拉出后，27.0±2.7V直流電壓Vcc通過插座Ⅲ20加到了發動機保護部件上。與此同時，通過Ⅲ11插頭將直流電壓Vcc送至自動駕駛儀作為分離指令信號。

發動機保護部件由兩個繼電器和四個電阻組成。兩個繼電器在接收到27.0±2.7V直流電壓信號后吸合，同時27.O±2.7V直流電壓通過兩個4孔插座Ⅲ21、Ⅲ22分別加到兩個電點火管上，在電流作用下，兩個電點火管工作，電點火管工作后產生的火焰點燃固體火箭發動機點火藥盒，點火藥盒工作后，產生的高溫高壓燃氣點燃固體火箭發動機裝藥。裝藥在燃燒室內燃燒形成高壓產物，經尾噴管形成超音速氣流，使裝備獲得必需的速度。

3 問題分析

針對裝備發射后未點火故障，按故障樹分析方法，以“裝備發射離機后固體火箭發動機未點火”為頂事件建立故障樹，如圖3所示。

以下對各種可能的故障分支和底事件逐項進行分析。

3.1 供電系統異常

1）電瓶故障

根據已知的故障信息，結合裝備工作時序分析，在裝備的發射過程中，由于裝備已經形成了“準備”信號返回載機，說明電瓶正常工作，這一故障可以排除。

2）自動裝置組合故障

裝備自動裝置組合由11個繼電器、4個二極管、3個電阻、2個電容、1個熔斷器、5個接插件及電纜等組成。該模塊的主要作用是根據飛行員的控制指令，通過繼電器組合進行邏輯控制，完成供電和配電電路的連接，選擇相應指令、信號輸入輸出通路，實現與飛行員指令對應的裝備導引和控制模式。

自動裝置組合中的繼電器Pl0吸合的作用是在裝備脫離載機、保險銷M2被拉出后，切斷彈載電池，激活電路和燃氣發生器點火電路，接通發動機點火電路。

若自動裝置組合中的繼電器Pl0出現故障，則發動機點火電路不能接通。裝備上機前，對裝備自動裝置組合進行了地面檢測修理，檢測結果均合格，故自動裝置組合出現故障的概率較小，基本可以排除。

3.2 連接電纜故障

點火信號通過彈上連接電纜進行傳輸，若連接電纜故障則發動機點火電路不能接通。裝備上機前，對彈上各電纜均進行了地面檢測修理，檢測結果均合格，故可排除連接電纜故障。

3.3 點火系統異常

1）保險銷M2故障

保險銷M2是發動機點火裝置的重要組成部分，其結構如圖4所示。

保險銷M2的工作原理：拉索與載機上的彈射式發射裝置的導向機構連接，當拉索受力時將機構分離。

保險銷M2由法蘭盤以4個螺栓固定在裝備上。當機構分離時，針桿使小球解脫，下落機構的端面將小球推到中央，從而下落機構自身得以解脫。彈簧使下落機構落到絕緣子的底部不能再動，從而下落機構的觸點與帶觸點的絕緣子接觸，絕緣子上的觸點通過其內部導體與保險銷底部的插頭相連。最終，導致保險銷M2內部常開觸點閉合。

保險銷M2的底部是一個五針腳的插頭，與其相連的電纜插座是五孔的Ⅲ40，同時Ⅲ40又通過電纜與七針插頭Ⅲ11、四孔插座Ⅲ20相連。

若拉索拉出后，保險銷M2未可靠工作，內部常開觸點未閉合，則導致裝備自動裝置組合傳送過來的Vcc直流電壓信號不能加載到發動機點火電路上。裝備上機前，對保險銷M2的外觀和靜態性能參數進行了檢查測試，均符合技術指標要求。保險銷為一次性使用部件，拉索被拉出后無法復原，故其動態性能參數無法檢測。就存在一種可能：裝備發射后保險銷M2相應觸點不能可靠接通，導致電信號不能傳輸到發動機點火系統。因此，不能排除保險銷M2故障。

2）點火保護部件故障

發動機點火保護部件由兩個繼電器Pl、P2和4個電阻組成。

點火保護部件的工作原理：繼電器Pl、P2接收到27.0±2.7V直流電壓信號后吸合，同時，27.0±2.7V直流電壓通過兩個四孔插座Ⅲ21、Ⅲ22分別加到兩個電點火管上。

點火保護部件的保護功能：裝備在處于儲存或測試狀態時，保險銷未拔掉，其內部帶有觸點的絕緣子不會落下，發動機保護部件中的繼電器Pl和P2不會吸合，27.O±2.7V直流電壓就不會加到兩個電點火管上，而且在偶然的電磁感應下，Pl、P2控制端產生的瞬間電壓電流在電壓大小、電流大小和持續時間上難以滿足吸合條件，所以不會誤動作讓這個感應電壓傳至電點火管從而導致偶然點火。因此，采用保險銷阻斷27.O±2.7V直流電壓通路以及Pl、P2不會被誤觸發這兩種機制來避免偶然點火。

裝備上機前，對點火保護部件進行了地面檢測修理，檢測結果均合格。發動機點火保護部件出現故障的概率較小，基本可以排除。

3）電點火管故障

該型裝備固體火箭發動機采取雙電點火管同時點火。裝備上機前，對兩個電點火管的橋絲阻值和絕緣阻值進行了檢測，其電性能參數無故障;對兩個電點火管輸出端進行了外觀檢查，未見異常。

由于該型裝備發動機點火系統采用冗余設計、雙點火系統，兩個電點火管同時產生故障的可能性微乎其微，故可排除電點火管故障。

3.4 電點火管連接異常

發動機點火系統在貯存和運輸中處于保護斷開狀態;在戰斗狀態，必須從裝備的11號艙口將點火保護部件的兩個輸出插頭與兩個發動機電點火管可靠連接。若出現連接不可靠現象，則會影響發動機點火。因此，不能排除點火保護部件兩個輸出插頭與對應的兩個發動機電點火管連接不可靠故障。

3.5 發動機本體異常

1）發動機點火藥盒故障

裝備發動機點火藥盒是發動機點火的二次能源傳遞部件，若該部件出現故障，發動機裝藥將不能被點燃。

點火藥盒為不可測的火工部件，內部為黑火藥顆粒，若固體火箭發動機密封不好，受潮后容易引起黑火藥失效，從而使固體火箭發動機瞎火。因此，不能排除火工部件受潮或制造時的固有缺陷。

2）發動機裝藥故障

某型固體火箭發動機裝藥為雙基固體推進劑，有良好的安定性，使用性能可靠，經過相關地面試驗，從未出現過瞎火現象，且裝備上機前對其進行了外觀檢查及探傷檢查，可排除該部件的故障。

4 結論

從上述分析可知，導致該裝備發射離機后固體火箭發動機未點火的可能原因有：

1）保險銷M2及點火藥盒故障。

2）保險銷M2的拉索在裝備彈射后，未與保險銷可靠分離。

3）發動機保護部件輸出插頭與電點火管連接不可靠故障。