背景
飛彈飛行安全主要指發射場區和航區的安全。安全自毀系統是保證飛彈發射、飛行安全的重要系統。在導弾飛行過程中,一旦飛彈失靈或發生故障,安全自毀系統能夠獲得故障信號,並根據航區情況,使故障彈立即或延遲一段時間後在空中炸毀,以減小墜地爆炸所帶來的危害,避免發射場區和航區內人民生命、財產受到損失,也避免故障彈殘骸落人非敵對國家。
安全自毀方案
按照實現安全自毀方式的不同,安全自毀系統可分為無線安全自毀系統和慣性安全自毀系統兩類。
無線安全自毀方案
無線安全自毀系統在執行任務時,由地面雷達實時地測量飛彈在空中的位置和速度,地面計算機通過實時處理,將飛彈的實際飛行參數與理論上要求的彈道參數相比較,當偏差值大於允許的範圍時,由地面操作人員向裝在彈上的
無線電接收機發出自毀指令,再由接收機向
程式控制器送故障自毀信號,將飛彈炸毀。
優點:測量方法完善,可以人工控制,有進擇自毀時間和地點的適應能力;
缺點:需要的彈載和地面設備龐大,易受干擾,受使用區域的條件限制等。
慣性安全自毀方案
無線安全自毀方案存在盲區,在飛彈起飛階段不能執行安全自毀任務。在起飛後的初始飛行段,有可能出現一級發動機不點火、初始大姿態失穩以及程式卡死故障,將嚴重威脅發射區的安全,因此,必須採取有效的安全自毀方案。
慣性安全自毀系統利用彈載
敏感元件感受飛彈的飛行狀態,並把故障信號送給程式控制器。程式控制器根據故障的性質,按照預定的時間程式發出自毀指令,使保險引爆器動作,炸毀飛彈,從而起到安全自毀的目的。
(1)不點火故障自毀。
對於冷發射飛彈,當飛彈彈射出筒後如果不能正常點火,飛彈在重力作用下將墜落髮射場,對飛彈發射場設備、人員安全構成威脅,故對不能正常點火的故障彈在發射場上空應實施自毀。
飛彈正常點火後,發動機燃燒室的壓力會升高,因此在發動機燃燒室安裝一個對壓力敏感的
感測器(如
壓力感測器)來測量燃燒室的壓力,在飛彈起飛後一個時間段,如果燃燒室壓力達不到規定的壓力,則給出導弾不點火自毀信號,反之如果壓力正常,則封鎖不點火自毀通道,飛彈正常飛行。
(2)飛行程式故障自毀
對於彈道飛彈而言,飛彈在程式機構或彈載計算機的控制下實現程式轉彎。如果程式機構卡死或彈載計算機出現故障,飛彈就會以定傾角方式飛行,無法實現按預定程式轉彎,從而不能沿預定彈道飛行。對於出現飛行程式故障的飛彈,必須在空中自毀掉,稱為飛行程式故障自毀。通常的做法是,導弾飛行一段時間後,才允許發出 飛行程式自毀指令,如果此時滿足飛行程式故障自毀的條件,則將故障彈在空中炸毀,。
(3)姿態失穩自毀
飛彈的姿態失穩是指飛彈飛行的姿態角已超出姿態控制系統設計的控制範圍,致使飛彈飛行姿態角發散,導致飛彈偏離預定彈道。姿態失穩自毀是利用
控制系統慣性元件敏感的飛彈姿態角與預先裝定的安全形比較,一旦姿態角達到或超過安全形,就發出自毀指令,將飛彈在空中炸掉。姿態失穩自毀角根據飛彈飛行階段的特點分為大姿態自毀角和小姿態自毀角,飛彈的許多故障在飛行中表現為姿態失穩。當飛彈失穩時,彈體的姿態角超過控制允許的範圍後,
慣性測量系統敏感飛行姿態角的測量裝置送出自毀信號。如對於平台式慣性測量系統,敏感飛彈飛行姿態的框架角感測器上有安全自毀觸點。 當飛彈姿態角達到或超過小姿態或大姿態自毀角時,將給出姿態失穩自毀信號。
系統組成
安全自毀系統通常由測量判斷、控制及執行三個部分組成。
測量判斷部分
測量判斷部分用於測量、判斷飛彈的故障,並給出相應的信號,一般由彈載慣性器件及其他有關
感測器,或
無線電外彈道測量系統完成。
控制部分
控制部分用於接收故障信號,進行自毀條件綜合,判斷自毀的時機、條件是否符合自毀的條件,如果符合則發出自毀指令,通常由程式控制器完成。
執行部分
執行部分用於實現故障彈的自毀,一般由保險引爆器及各種爆炸器完成。導弾安全自毀系統的彈上儀器主要有安全自毀信號敏感測量裝置、安全電池、保險引爆器、安全起飛零點敏感裝置、自毀爆炸裝置、安全彈上電纜 網;地面設備主要有安全地面電源和相關的安全測試裝置等。安全電池一般為一次電池(如激活銀鋅),具有以下特點:抗振性能好,使用時不怕倒置;不用維護,不需加注電解液和預放電;激活時間快,使用方便。
自毀爆炸裝置可按照飛彈安裝要求,設計成圓柱形、圓餅形以及其他特殊外形的各種爆炸器,能實現定向爆炸。爆炸裝置的殼體一般用於盛裝炸藥,一般由鋼、銅或鉛製成;按爆炸性能要求,裝藥時可選擇不同炸藥;引爆器又稱為
點火器,由引爆橋絲、引火藥和起爆藥組成。爆炸裝置的工作過程:電橋絲接通電源加熱到引火藥的點燃溫度而發火,點燃起爆藥,再引爆裝藥,完成爆炸。
工作原理
飛彈在飛行過程中,一旦出現故障,首先由安全自毀系統敏感測量元件獲得故障信號,並把故障信號送給安全程式控制器。
程式控制器根據故障的性質,按預定的時間程式發出自毀指令,使保險引爆器動作,引爆爆炸器,使飛彈炸毀,從而起到安全自毀的作用。安全自會系統的具體工作過程可分為以下四個階段:
安全自毀系統啟動
飛彈起飛後,安全程式控制器開始工作,並向頭部自毀系統送零秒信號。
自毀準備
安全程式控制器開始工作後,28V電源通過相應繼電器觸點向自毀裝置、引爆迴路供電,為自毀做好準備。
允許自毀階段
飛彈飛行的不同時段,發出不同的允許自毀指令,允許不同類型的自毀,期間飛彈若出現相應類型的故障,安全自毀系統可根據故障的性質在其相應的程式配電時間內將故障彈炸毀。
解除安全自毀系統工作
飛彈起飛且安全飛行預定時間以後,可認為已經發射成功,引爆迴路斷電,安全自毀工作結束。
控制器
基本功能
安全程式控制器是安全自毀系統的核心部件,能夠完成供電、轉電以及斷電的控制,給出各種時間程式信號,接收自毀信號進行安全自毀控制。它的具體功能有:
(1)發出發動機不點火自毀、小姿態失穩、大姿態失穩、允許自毀、程式機構卡死等程式配電信號;
(2)能進行發動機不點火、大姿態失穩、小姿態失穩、允許自毀、程式機構卡死自毀控制;
(3)完成地面與彈上的電源轉換;
(4)完成緊急情況下的斷電;
組成
工作原理
晶體振盪器產生安全程式控制器工作所需的標準時鐘
脈衝信號;
可程式邏輯器件是安全程式控制器的核心部分,能完成分頻、計數、編碼、暫存、延時和自毀控制等功能;驅動電路將可程式邏輯器件輸出的5V信號變成28V的信號驅動解爆、引爆繼電器控制電路。
發射前,由地面送28V電源將地面供電轉為彈上電池供電,並給地面“轉電好”信號,為飛彈發射提供必要的條件。飛彈出筒後,安全自毀系統的行程開關接通,給安全自毀系統發“零秒”信號,安全自毀系統開始工作。當安全程式控制器收到行程開關發出的啟動信號(解除地面封鎖門)時,控制門打開,輸出4.194MHz脈衝信號,經分頻器、計數器、編碼器產生各個控制程式區間。在不同的控制程式區間段,如果安全程式控制器接收到相應的故障信號,則發出“解保”信號,經延時後分別向頭部和體部發出引爆信號,實施自毀控制。
系統單元測試
發動機壓力敏感裝置
(1)功能和工作原理
發動機壓力敏感裝置(如壓力繼電器)測量發動機燃燒室的壓力,判新發動機是否點火。當發動機燃燒室的壓力大於某一規定值時,表明發動機已點火成功,則圧力繼電器的接點斷開;否則,壓力繼電器的接點處於接通狀態。
(2)測試原理
將發動機壓力敏感裝置用專用接管接入氣路,運用三用表的歐姆檔監視壓力繼電器的接點是否斷開。在氣路接好後,向發動機圧力敏感裝量加壓(介質為乾燥壓縮空氣)。當壓力上升到某一閾值時,發動機壓力敏感裝置的接點應斷開,三用表的歐姆擋顯示値應為無窮大,記錄接點斷開時的壓力;將該壓力保持0.5min後,減壓並記錄發動機壓力敏感裝置接點接通時的壓力。發動機壓力敏感裝置接通時的圧力應滿足規定的要求。
安全起飛零點敏感裝置
(1)功能
對於採用冷發射方式的飛彈,要全自毀系統有兩隻並聯的行程開關。飛彈出簡前,
行程開關的觸點不接通,使自毀系統處於保險狀態。在飛彈出筒時,行程開關的觸點接通,給安全自毀系統發“出筒”信號,作為空全自毀系統的時間零點,該行程開關是空全起飛零點敏感裝置。
(2)工作原理
行程開關安裝在尾段。行程開關裝彈未裝筒前,滑桿處於自由狀態,彈簧為預壓縮狀態,觸點為閉合狀態。行程開關裝彈裝簡時,開關受發射筒內壁作用,滑桿、彈簧被壓縮,使觸點從用合轉為斷開狀態.。當飛彈出筒時,作用於行程開關上的外力消失,彈簧迅速復位,觸點又從斷開特換為閉合狀態。
(3)測試原理
測試裝備主要有行程開關延時測試支架、電子毫秒儀、兆歐表、萬用表等。行程開關的測試項目包括接觸電阻檢查、絕緣電阻檢查和延時時間測量。