книги из ГПНТБ / Основы теории и конструкции контрольно-проверочной аппаратуры авиационных управляемых ракет учебник

или внутреннего запоминающего устройства и преобразовывать ее

всигналы управления;

—распределять информацию между устройствами АСК;

—осуществлять необходимую последовательность работы от­

дельных устройств АСК;

—управлять ОК в процессе контроля (включать, выключать, переключать режимы и др.);

—осуществлять коммутацию цепей АСК и подключение их в

определенном порядке к ОК;

— производить коммутацию и подключение цепей, транслирую­ щих контрольные сигналы от ОК к АСК.

Подсистема самоконтроля предназначена для своевременного выявления неисправностей АСК, приводящих к нарушению функ­ ционирования или снижению достоверности АСК. Ряд отказов мо­ жет быть обнаружен оператором в процессе работы АСК по неко­ торым внешним признакам без использования специальных техни­ ческих средств, например по отсутствию вращения платформы или прокачного стенда, отсутствию характерного шума работающих машинных преобразователей и т. п. Нарушение работоспособности АСК может быть обнаружено также и по косвенным признакам, например по систематическому забракованию контролируемых ОК по определенным параметрам и др. Однако эффективный само­ контроль может быть обеспечен лишь с помощью специальных схем, программ и устройств, составляющих подсистему самоконт­ роля.

Самоконтроль может быть аппаратным или программным. Для реализации программного самоконтроля не требуется специаль­ ного оборудования. Он осуществляется с помощью программы, за­ писанной на основном программоносителе. Аппаратный самоконт­ роль предполагает использование специальных устройств для реа­ лизации самоконтроля АСК, которые делятся на автоматические (полуавтоматические) и ручные в зависимости от степени участия

ков питания и т. п.). А к т и в н ы й с а м о к о н т р о л ь предпола­ гает использование для самоконтроля специальных сигналов.

Устройства, предназначенные для самоконтроля, могут конст­

это отключение.

Самоконтроль может быть непрерывным, поэтапным и периодичесющ.

31

Н е п р е р ы в н ы й с а м о к о н т р о л ь используют в тех слу­ чаях, когда необходимо обеспечить немедленное отключение ОК при неисправности АСК для предотвращения возможных аварий­ ных ситуаций. Непрерывному самоконтролю подвергаются источ­ ники питания, цепи, охраняемые от случайных сигналов (наводок), и др. Непрерывный самоконтроль осуществляется без нарушения

к производительности АСК не очень высокие. Принцип поэтапного самоконтроля заключается в том, что в программу контроля вклю­ чаются операции самоконтроля перед проведением определенных (ответственных) этапов контроля. Этап контроля начинается только в случае получения положительных результатов самоконт­

случаях, когда надежность АСК достаточно высокая и недопу­ стимо удлинение цикла контроля (требуется высокая производи­ тельность, ограниченный ресурс ОК и др.). Периодичность само­ контроля устанавливается в зависимости от надежности АСК.

При непрерывном и поэтапном самоконтроле используется встроенный принцип, при периодическом контроле — внешний или смешанный принцип конструирования подсистемы самоконт­ роля.

По характеру решаемых задач можно выделить два вида само­ контроля:

а) самоконтроль допусковый (определение технического состоя­ ния АСК путем оценки результатов самоконтроля по принципу «годен—брак»);

б) самоконтроль качественный (определение технического со­ стояния АСК путем оценки величины отклонения параметров АСК от номиналов или границ поля допуска).

В современных АСК, как правило, используются смешанные подсистемы самоконтроля. Для повышения надежности подси­ стемы самоконтроля и уменьшения ее стоимости необходимо, чтобы дополнительное оборудование, требующееся для самоконтроля, было минймальным. Эта задача может быть успешно решена, если для самоконтроля максимально используется основное обору­ дование АСК.

Подсистемы измерения и обработки данных и , представления результатов контроля, предварительно откалиброванные с по­ мощью специальных встроенных в АСК высокочастотных и высо­ костабильных эталонов, используются для проведения самоконт­ роля остальных подсистем АСК. В первую очередь производится

32

Для самоконтроля стимулирующих генераторов их выходы подключаются ко входам устройств подсистемы измерения и об­ работки данных (первичных или вторичных преобразователей, устройств сравнения). В тех случаях, когда стимулирующие сиг­ налы по виду или уровню не могут непосредственно быть воспри­ няты подсистемой измерения и обработки данных, они предвари­ тельно преобразуются с помощью преобразователей, имеющихся в АСК или специально введенных для этих целей в подсистему самоконтроля.

Выходные сигналы стимулирующих генераторов, проверенные по программе самоконтроля, могут быть использованы для оценки состояния первичных преобразователей.

В аналоговых и аналого-цифровых АСК, работающих по прин­ ципу «годен—брак», для самоконтроля подсистемы измерения и обработки данных используется тестовый самоконтроль. При этом в АСК вводятся специальные сигналы (тесты), которые по своей физической природе, виду и уровню соответствуют реальным сиг­ налам, поступающим от ОК в АСК в процессе контроля. Задача тестового самоконтроля в этом случае заключается в проверке АСК на правильность проведения операции разбраковки ОК на группы (например, «годен—брак», «ниже—норма—выше», «ниже— норма I—норма II—выше» и др. Нормы I и II соответствуют на­ хождению контролируемого параметра в. левой или правой поло­ вине поля допуска).

§ 7 . М Е Т О Д Ы П О И С К А М Е С Т О Т К А З О В

Одной из самых трудоемких операций в обслуживании ракет­ ной техники является отыскание -места отказа. Для поиска отказа требуется значительно больше времени, чем для устранения его. Поэтому в системах контроля должен быть 'предусмотрен режим автоматического поиска мест отказов. Поиск должен прово­ диться по специальной программе, обеспечивающейцелесообраз­ ную последовательность действий автомата при минимальных за­ тратах рабочего времени и средств.

Авиационные ракеты как объекты контроля имеют достаточно высокую надежность. Появление в них при своевременном конт­ роле одновременно большого числа отказав маловероятно. Поэтому большинство методов поиска мест отказов разработано в предпо­ ложении, что в контролируемой системе имеется только один отказ.

Выбор очередной проверки после обнаружения отказа в объек­ те должен основываться на рассмотрении:

— взаимосвязей блоков;

— относительных вероятностей возможных причин отказов;.

— относительного количества рабочего времени, необходимого для проведения проверки в целях определения возможной причины отказа.

33

На основе этих принципов можно предложить три основных метода отыскания места отказа: метод «половинного разбиения», метод «время—вероятность» и комбинированный метод.

Рассмотрим эти методы на примере простейшего объекта, пред­ ставляющего собой последовательную неразветвленную систему,

Метод «половинного разбиения» основан на учете взаимосвя­ зей блоков. При этом методе поиск места отказа ведется начиная с середины ряда, т. е. система, состоящая из п элементов, разби­ вается на две подсистемы, сначала проверяется первая из них. Если результаты проверки укладываются в( допуски, то поиск про-

системы снова разбиваются на две равные части. Последователь­ ное разбиение продолжается до тех пор, пока не будет локализо­ ван отказ. После первой проверки место отказа ограничивается я/2

стемы, состоящей из восьми элементов, потребуется сделать всего три проверки.

Недостатком метода «половинного разбиения» является невоз­ можность учета трудоемкости отдельных, проверок. Этот недоста­ ток отсутствует у метода «время—вероятность», который основан на учете относительных вероятностей отказа отдельных элементов системы и количества рабочего времени, необходимого на прове­ дение каждой про^веркн. По этому методу составляются отношения tnlР„, где tn— время, затрачиваемое на проверку я-го элемента, а Р„ — вероятность отказа я-го элемента. Поиск места отказа про­ водится в порядке возрастания этого отношения.

Применение метода «время—вероятность» позволяет быстро отыскать часто возникающие отказы. Поиски редких отказов от­ нимают много времени, так как по этому методу не учитываются взаимосвязи элементов системы. Число проверок, потребное для нахождения отказов, может колебаться от 1 до п — 1 .

Наиболее эффективным является комбинированный метод оты­ скания отказов, состоящий из сочетания двух методов — «половин­ ного разбиения» и «время — вероятность». По этому методу со­ ставляется программа поиска отказов вначале методом «половин­ ного разбиения», а затем корректируется методом «время—вероят­ ность». Таким образом, на каждом этапе контроля выбираетсй бо­

34

ГЛАВА 2

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНТРОЛЬНО-ПРОВЕРОЧНОЙ АППАРАТУРЫ

§ 8. П Е Р В И Ч Н Ы Е П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И Н Е Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Х В Е Л И Ч И Н

ВЭ Л Е К Т Р И Ч Е С К И Е

Впроцессе контроля исправности систем управления авиацион­ ных ракет необходимо измерять параметры, имеющие различную физическую природу (линейные и угловые перемещения, скорости, силы и их моменты, давление, температуру, оптические, электри­ ческие и радиотехнические параметры и т. д.). Наиболее совер­ шенны методы измерения электрических величин, отличающиеся высокой надежностью, точностью и чувствительностью, малой

Для измерения неэлектрические величины целесообразно пре­ образовать в электрические сигналы, которые обеспечивали бы их измерение и регистрацию электрическими приборами. Устрой­ ства для преобразования неэлектрических величин®электрические называются датчиками неэлектрических параметров.

К датчикам контрольно-проверочной аппаратуры ракет предъ­ являются следующие общие требования: высокая чувствительность к преобразуемой, величине, широкий диапазон преобразования, малая зона нечувствительности, высокая точность и надежность, стабильность параметров при изменении внешних факторов (тем­ пературы,. влажности, давления). Обратное влияние датчика на контролируемый параметр должно быть минимальным.

Свойства датчиков определяются, их статическими и динамиче­ скими характеристиками.

Статическая характеристика—это зависимость выходной вели­ чины г/ от входной х при медленных изменениях последней. Одним из основных требований, предъявляемых к статической характери­ стике, является ее линейность. Если датчик имеет нелинейную ха­ рактеристику, то используют дополнительные корректирующие устройства, линеаризующие статическую характеристику.

36

ходной величины-от входной при быстрых изменениях последней. По принципам действия датчики неэлектрических параметров делятся на два типа: параметрические (пассивные) и генераторные (активные). В датчиках первого типа изменение контролируемого параметра приводит к изменению какого-либо параметра (сопро­ тивления, емкости, частоты и т. п.) электрической цепи, питаемой внешним источником. Датчики второго типа сами являются ис­ точниками электрической энергии, причем выходная энергия про­

порциональна значению контролируемого параметра.

В контрольно-проверочной аппаратуре ракет применяются кон­ тактные и потенциометрические датчики, тензорезисторы, термо­ резисторы, емкостные, индуктивные и фотоэлектрические датчики. Из генераторных датчиков наиболее распространены индукцион­ ные и пьезоэлектрические датчики, а также термопары.

Контактные датчики

Контактные датчики представляют собой устройства, у которых входная величина (обычно механическое перемещение) вызывает замыкание или размыкание контактов, управляющих электриче­ ской цепью.

Р и с . 2.1 . К о н т а к т н ы е д а т ч и к и :

а — с п о д в и ж н о й щ е т к о й ; б — с п о д в и ж н ы м щ у п о м ; / — м е т а л л и ч е с к а я п л а с т и н а ; 2 — и з о л я т о р ; 3 — щ е т к а ; 4 — щ у п ; 5 — к о н т а к т ы

Простейший контактный датчик с подвижной щеткой (рис. 2.1, а) состоит из металлической пластины 1, закрепленной на изоляцион­ ном материале 2, и щетки 3. Наличие тока в измерительной цепи свидетельствует о том, что щетка и связанное с ней устройство, на­ пример рули ракеты, занимают определенное положение. Смеще­

37

ние щетки на изолятор приводит к размыканию измерительной цепи.

Контактный датчик с подвижным щупом 4 (рис. 2.1, б) замы­ кает или размыкает цепь с помощью контактов 5.

Контактные датчики применяются для сигнализации выполне­ ния различного рода'команд и нахождения механизмов в опреде­ ленном положении. Особенность контактных датчиков заключается в дискретности измерения, так как контакты переключаются при вполне определенных и заранее известных положениях подвижного элемента (щетки, щупа). Точность работы контактных датчиков и их надежность зависит от формы, размера и материала контактов.

Потенциометрические датчики

Потенциометрическими датчиками называются проволочные реостаты, служащие для преобразования поступательного или вра­

где S — чувствительность (коэффициент передачи) потенциометра. Численно S равна напряжению, которое снимается с потенцио­ метра при перемещении его движка на 1 мм или на 1°.

Если потенциометрический датчик должен определять не толь-

38

ко величину, но и направление перемещения, то его включают по следующей схеме (рис. 2.3, а). В исходном положении движок по­ тенциометра находится около средней точки и выходное напряже­ ние равно нулю. При смещении движка относительно средней точки изменяются значение и полярность выходного напряжения (рис. 2.3,6). Недостатком рассмотренной схемы является малая чувствительность, так как выходное напряжение изменяется от нуля до UB= 0,5Uo. Этот недостаток может быть устранен приме-

находятся на их середине и выходное напряжение UB—0. Если А/ ¥=0, движки смещаются относительно середины потенциометров в противоположные стороны, что достигается их механической связью между собой. Максимальное выходное напряжение такого датчика равно напряжению питания U0 (рис. 2.4, б).

Входное сопротивление прибора, подключенного к датчику (т. е. его нагрузка /?н), не равно бесконечности, вследствие чего часть потенциометра шунтируется и выходное напряжение умень­

39

Изменение напряжения на выходе датчика при подключении к нему нагрузки-определится по формуле

влиянием нагрузки можно пренебречь, так как погрешность в этом

вается эмалью или слоем окислов для изоляции соседних витков один от другого.

Движок реостата выполняется либо из нескольких проволок, - либо в виде пластинчатых щеток. Материал движка — платина с иридием, серебро или фосфористая бронза.

Каркас реостата изготовляется из текстолита, пластмассы или алюминия, покрытого изоляционным лаком.

Кроме проволочных реостатов могут использоваться потенцио­ метрические датчики с угольным, мастичным, металлопленочным или объемным проводящим материалом.

Тензометрические датчики (тензорезисторы)

Тензорезисторы предназначены для измерения перемещений, вибраций, ускорений, деформаций, давлений или вызывающих их сил. Принцип действия тензометрических датчиков основан на свойстве некоторых материалов изменять свое электрическое со­ противление под действием приложенной силы.

В настоящее время используются угольные, проволочные, фоль­ говые и полупроводниковые тензорезисторы.

40