導彈在海洋環(huán)境的改進設計

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摘要：針對導彈觸發(fā)機構在海洋環(huán)境試驗時所暴露的問題，分別從材料、密封、表面處理等方面對薄弱環(huán)節(jié)進行改進設計，以滿足導彈在海洋環(huán)境中的三防要求，并創(chuàng)新提出了一種簡單高效的密封性檢測試驗方法，可以有效檢驗不同艙段外露接口的水密/氣密效果。

關鍵詞：導彈；海洋環(huán)境；三防；密封性檢測

1引言

軍事電子產品的海洋環(huán)境適應性主要包括防潮濕、防霉菌和防鹽霧腐蝕（簡稱“三防”），它是衡量海洋環(huán)境適應性重要的戰(zhàn)術技術指標之一。隨著中國各型戰(zhàn)斗機的研制和服役，為保證戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)斗力，空空導彈要求隨載機戰(zhàn)訓值班，但惡劣的海洋環(huán)境會嚴重影響導彈，尤其影響彈上暴露的外部接口。美國空軍總部對沿?；厥褂玫漠a品進行故障調查與分析，結果表明，17%的故障產品是由潮濕、鹽霧、霉菌引起的。從1979-06—1980-06，A-7對地攻擊機每年的腐蝕維護費用高達1350萬美元，占維修總費用的19%；F-4艦載機每年的腐蝕維護費用為818萬美元，占14.8%；F-14艦載機每年的腐蝕維護費用為829萬美元，占18.1%。觸發(fā)機構是空空導彈的重要組成部分，要求具有正常的貯存壽命和極高的可靠性，在海洋環(huán)境下觸發(fā)機構不能出現(xiàn)電氣性能下降、機械強度降低、功能失效等情況。本文根據海洋環(huán)境試驗情況所暴露的問題，對導彈該系統(tǒng)進行了密封、材料、表處理改進，并提出了密封性試驗方法和驗證，滿足海洋環(huán)境適應性要求。

2背景介紹

2.1三防要求

經查閱相關文獻及國軍標，依據外部暴露區(qū)域和內部封閉區(qū)域的不同要求，匯總海洋環(huán)境的三防試驗條件，如表1所示。

2.2組成

觸發(fā)機構安裝在頂蓋上，位于動力部件艙與戰(zhàn)斗部艙對接形成的空間內（簡稱“動力部件頭部”），包括主體（含連接總裝電纜的觸發(fā)插座）、支架、短路插頭/座、開關等。短路插頭/座對觸發(fā)主體進行短路保護，短路插座與動力部件之間有密封圈；開關用于導彈發(fā)射時形成物理分離信號，與動力部件之間無密封；支架位于動力部件正下方，用于固定觸發(fā)主體的觸發(fā)插座，支架與動力部件之間、觸發(fā)插座與支架之間均無密封。觸發(fā)機構所用的材料與表面處理如表2所示.

2.3現(xiàn)象描述

某導彈在海洋環(huán)境放置15d后拆卸檢查，在動力部件頭部存在漏水、漏氣現(xiàn)象，觸發(fā)機構出現(xiàn)銹蝕、積水、霉菌等故障現(xiàn)象。短路插頭銹蝕明顯，紅色飄帶褪色發(fā)白，插頭的連接環(huán)表面全部生銹。短路插頭/插座連接處完全腐蝕，沉積物顏色發(fā)白并形成粘連，使短路插頭無法正常取下；短路插座與殼體連接部位也存在銹蝕，如圖1所示。同時拆卸后發(fā)現(xiàn)所有標準件均發(fā)生銹蝕。水滴從開關銷頭與殼體的安裝間隙處滲入，并從支架與殼體的安裝間隙處流出，在動力部件殼體、頂蓋、觸發(fā)插座處殘留大量的鐵銹及塵土。開關銷頭和與動力部件殼體對接面腐蝕明顯，銹蝕部分已覆蓋基體。支架表面的黑色陽極化層存在掉皮和斑點現(xiàn)象。

3海洋環(huán)境適應性設計

動力部件頭部的密閉空腔與外界環(huán)境大氣之間存在壓差，受海拔高度、環(huán)境溫度等影響壓差不一致，由于動力部件頭部多個對外接口無密封，使酸性水汽甚至雨水、海水滲入動力部件頭部，發(fā)生各種故障。由于海洋環(huán)境適應性要求極高，觸發(fā)機構的零部件如改為鈦合金、達克羅等雖可滿足三防要求，但承壓強度、成本等多個方面無法接受。反之，如果動力部件頭部實現(xiàn)有效水密甚至氣密，那么觸發(fā)機構的三防要求將大幅度降低，因此支架、開關與動力部件殼體之間必須采取防水、防壓差措施，杜絕漏氣、漏水現(xiàn)象。防水方面，為杜絕雨水、海水從動力部件頭部的外部接口縫隙滲入。防壓差包括兩種情況：高溫（+70℃）高海拔時內腔壓力大于外界環(huán)境氣壓，經計算極限值為0.055MPa；低溫（-50℃）低海拔時內腔壓力小于外界環(huán)境氣壓，經計算極限值為0.035MPa。在解決觸發(fā)機構密封的前提下再合理替換部分材料、表處理，以下進行詳細敘述。

3.1短路插座/頭

對短路插座/頭進行如下更改：①短路插座/頭的金屬殼體更換為316L不銹鋼（022Cr17Ni12Mo2），殼體表面鈍化；該材料已通過了表2的鹽霧和酸性大氣試驗考核，并經1000h的鹽霧專項試驗不銹蝕，當前已成熟應用至多個艦載武器型號上。②飄帶長期在海洋環(huán)境下，被日照、濕熱老化后褪色，改為定期更換。③短路插座的O形圈材料更換為HK6140F紅色防霉硅橡膠，按照GJB150.10A—2009的11組菌種加短柄帚菌進行28d考核，滿足一級霉菌要求。④短路插頭滾花處紅色油墨牌號更換為耐海洋環(huán)境專用油墨。

3.2支架

對支架進行了結構改進，增加一個弧形凸臺與動力部件殼體窗口對接，且裝配時凸臺外環(huán)面涂抹硅橡膠以實現(xiàn)水密，支架改進如圖2所示。針對表處理不滿足的情況，在黑色陽極化處理后，噴涂S31-11聚氨酯烘干絕緣清漆。

3.3開關對開關進行結構改進

（如圖3所示），在銷頭根部增加一個密封槽，通過壓縮密封墊（HK6140F紅色防霉硅橡膠）的方式實現(xiàn)水密。3.4觸發(fā)插座觸發(fā)插座材料由鋁合金鍍鎳改為316L不銹鋼表面鈍化，此外觸發(fā)插座與支架之間增增強密封，采用專用方盤膠墊（材料為HK6140F紅色防霉硅橡膠）進行壓縮密封，經插座單獨密封試驗表明1個大氣壓差無泄漏，實現(xiàn)了有效氣密，如圖4所示。

3.5標準件標準

件全部采用沉頭螺釘，裝配時錐面涂抹硅橡膠，且材料更換為316L不銹鋼表面鈍化處理，可有效防銹。

4密封性試驗驗證

本文提出了一種簡單、易實現(xiàn)的密封性試驗方法，將模擬觸發(fā)機構裝配在模擬動力部件頭部空腔的工裝內，進行以下兩種試驗考核：①工裝抽真空試驗，考核內腔壓力小于外界氣壓的情況，如圖5所示。在該情況下使用真空泵連續(xù)3次抽真空，使壓差達到0.035MPa后保持5min，每隔1min觀察壓力表數據，經檢測壓力表數值穩(wěn)定，表明無泄漏發(fā)生，氣密（外界壓力大）滿足要求。②工裝浸水充氣試驗，考核外部接口水密效果及內腔壓力大于外界壓力的情況，如圖6所示。在該情況下連續(xù)3次進行了0.055MPa的5min充氣試驗，觀測是否有氣泡產生以及壓力表下降情況，經檢測無氣泡產生，壓力表數值穩(wěn)定，表明無泄漏發(fā)生，水密、氣密（內腔壓力大）滿足要求。該試驗方法機理清晰，簡單高效，可推廣至其他艙段及整彈應用。

5結論

對觸發(fā)機構從密封、材料、表面處理等進行了改進設計，能夠有效提升三防性能；提出了一種簡單高效的氣密/水密試驗方法，可以有效考核艙段外露接口的密封性；下階段進行整彈的海洋環(huán)境90d露天放置試驗，考核三防效果。

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作者：鐘翔 程翔 張躍峰 李沖沖 單位：中國空空導彈研究院