孫知建 楊江平 鄧 斌 李逸源

（空軍預警學院 武漢 430019）

1 引言

雷達裝備作為典型的信息化裝備之一，發(fā)揮著“千里眼”的作用，其功能越來越強，集成度越來越高，故障模式也越來越復雜，雷達裝備在使用過程中會產生不同程度的失效問題，對裝備進行失效分析，已成為提高雷達裝備可靠性和提升戰(zhàn)斗力重要手段。

失效模式與影響分析（FMEA）現(xiàn)已被廣泛應用于裝備研發(fā)領域，它不僅可以在裝備的設計階段進行故障模式影響分析，還能在裝備制造、使用及維修階段中進行分析。加強雷達裝備失效模式與影響分析研究，對提高雷達裝備固有可靠性和戰(zhàn)備完好率具有重要意義。

2 某型雷達調平機構

2.1 機構組成

雷達調平裝置是雷達重要組成部分，對于提高天線座機動架設，調平性能，以及精確地測量目標的位置等參數(shù)都起著決定作用。自動調平裝置采用可編程計算機控制器為核心組成的數(shù)字控制系統(tǒng)，通過對水平傾角傳感器部件的水平傾角角度的智能實時檢測，控制交流伺服電機驅動，電機再牽引滾珠絲杠運動，實現(xiàn)天線座車四條支撐腿聯(lián)動并調至水平狀態(tài)。

某型雷達調平機構組成圖如圖1所示。

2.2 工作原理

調平機構通過人機界面接收操作人員的操作指令，通過伺服電機驅動四條支腿運動，實現(xiàn)單腿升降運動、四條支腿同步升降運動以及自動調平運動。調平裝置采用PCC 實時檢測天線座車水平傾角傳感器的傾斜度信號，并顯示在調平顯示板的數(shù)碼上，當發(fā)現(xiàn)傾斜度大于系統(tǒng)指標時，可按下鍵盤指示板上的“調平”鍵進行自動調平，PCC檢測到調平鍵按下后，向四個電機驅動器發(fā)出控制信號，使其分別控制各調平腿電機的轉動，電機帶動滾珠絲杠轉動，使較低的調平腿升起，從而改變天線座車的傾斜度。當傾斜度達到規(guī)定值，PCC 使電機停轉。

圖1 某型雷達調平機構組成圖

3 FMEA定性分析

通過收集該型雷達調平機構在設計、研發(fā)、使用和維修階段出現(xiàn)的失效問題及各種潛在隱患，運用FMEA 方法，找出調平機構容易出現(xiàn)問題的地方，同時加以改進優(yōu)化。

3.1 分析方法的選取

由于調平機構所利用的信息比較完整，為此本論文選用以硬件法為主、功能分析法為輔的方法。這樣不但可以充分利用調平機構現(xiàn)有信息，還可提高分析結果的準確性及可信性。

3.2 約定層次劃分

初始約定層次為整個調平機構，最小約定層次為各部件的組成單元。具體約定層次如圖2所示。

圖2 調平機構約定層次圖

3.3 故障模式

本文采用故障樹分析法，通過故障樹可以看到調平機構的故障模式及其之間的相關聯(lián)系，使得確定具體故障時也更為簡單。調平機構故障樹如圖3 所示。下面以分析“雷達不能調平”故障為例，可以看出調平機構的故障模式一般情況下只有這四種：1）系統(tǒng)無法開機；2）調平電機不轉；3）驅動器報警；4）數(shù)碼管無顯示；5）啟動控制電路故障；6）電源沒有供電。

3.4 故障原因分析

具體失效分析如下。

1）如果是調平系統(tǒng)電機驅動器腿故障時，數(shù)碼管閃爍顯示“E1”（第1、2 個數(shù)碼管對應一號腿，第3、4 個數(shù)碼管對應二號腿，第5、6 個數(shù)碼管對應三號腿，第7、8個數(shù)碼管對應4號腿，下同），更換備件。

2）如果是調平支撐腿硬限位時，電機不轉，相應數(shù)碼管閃爍“E2”，根據(jù)限位的實際情況按相應的按鍵使系統(tǒng)退出報警狀態(tài)（如果是升腿限位，按收腿鍵；如果是收腿限位，按升腿鍵），否則，轉下一步；

圖3 調平機構故障樹分析圖

3）調平支撐腿軟限位時，電機不轉，相應數(shù)碼管閃爍“E3”。如果是，操作過程同2）條，否則轉下一步；

4）驅動器報“Err-16”故障時，電機不轉，檢查電機接線是否正確，是否有斷線，發(fā)現(xiàn)問題后請正確連線，若正常轉下一步；

5）驅動器報警“21”或“22”故障時，電機不轉，檢查編碼器接線是否正確，不正確，則糾正編碼器接線或重新插拔編碼器電纜；正確，轉下一步；

6）電機電磁制動器電路連接不正確，電機不轉，檢查制動信號是否送達，不正常，在動作按鍵按下的瞬間應能聽到“咔嗒”一聲電機解鎖的聲音，如果正常，轉下一步；

7）電機過載時，電機不轉，檢查電機是否有卡殼現(xiàn)象，把撐腿全部收回至零位初始狀態(tài)，重新調平。

3.5 失效影響分析

對以上故障模式的影響進行失效分析，主要是對調平機構本身、局部和系統(tǒng)的影響，如表1所示。

表1 調平機構失效影響分析表

3.6 失效影響評估

失效影響的評估主要是以調平機構故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析法與專家打分法相結合，從故障影響嚴重程度、故障發(fā)生的概率度、對故障進行檢測的難度以及故障維修難度等方面進行打分，各因子按照影響程度的大小順序從1～10 打分，數(shù)字越大，則影響程度越大，最終形成天線調平機構失效影響評估表，如表2所示。

表2 調平機構失效影響評估表

3.7 計算RPN

風險順序數(shù)（RPN）是根據(jù)嚴重度（S）、發(fā)生度（O）、檢測難度（D）和維修難度（R）這四個指標對潛在的故障模式進行風險評估，從而確定影響程度。RPN由四者相乘而得。即：RPN=S×O×D×R，計算結果如表3所示。

表3 調平機構失效RPN結果表

4 結語

本文運用失效模式和影響分析方法，對某型雷達天線調平機構的可靠性進行了分析與研究，得出了天線調平機構故障模式，對雷達整機結構可靠性的定量分析提供了可以借鑒的故障模式和危害影響分析方法。