惯性导航系统惯性平台方位环谐振峰值超差分析研究

惯性导航系统惯性平台方位环谐振峰值超差分析研究

贡志波 彭鹏 徐满亮

石家庄海山航空电子科技有限公司 050208

摘要 针对某型惯性导航系统稳定回路调试出现的惯性平台方位环谐振峰值超差故障，对惯性平台进行分析研究，找出影响谐振峰值超差的关键因素并制定措施，从而解决谐振峰值超差问题。

关键词 惯性导航系统，惯性平台，谐振峰值

一、现状描述

在某型惯性导航系统稳定回路调试时，经常出现惯性平台方位环谐振峰值超差导致稳定回路测试通不过故障，该问题发生几率大，涉及面广，不易排除且容易带来次生问题，极大的影响了修理周期。通过对惯导系统、惯性平台进行分析研究，找出影响惯性平台谐振峰值的关键点，并进行修理方法的改进，从而解决谐振峰值频繁超差问题。

二、谐振峰值超差原因分析

1.进行前期故障收集和整理。

统计2019年惯性平台方位环谐振峰值超差导致稳定回路测试通不过故障数据23条。方位环谐振峰值超差故障占总修理数量的34%。

图1 方位环谐振峰值超差统计表 图2 谐振峰值超差占比图

2.深入研究故障发生的原因

a、稳定回路调试试验，给惯性平台各环电机施加300mHz～160Hz的干扰，以检测各环框在干扰下的稳定特性，调试连接图见图3，要求惯性平台方位环谐振峰值≤5dB。（图4）

图3稳定回路调试连接示意图 图4谐振峰值超差示意图

b、通过对惯导系统惯性平台结构、原理进行分析研究，找出影响惯性平台方位环凹坑大问题的关键点（同轴度、环框刚度、方位环动态性能、电机性能、刷压），对其问题关键点进行分析研究。

3、找出影响谐振峰值超差的原因

a、同轴度超差，超出工艺要求同轴度不大于0.03mm，方位环同轴度调试，要求台体组件与方位电机转子套同轴度在0.03mm以内，但该试验无工装、工具测试，如需要更换台体组件或方位旋变时，现有的修理能力无法满足修理要求。

b、环框刚度不够或过大，随着产品使用，环框加载刚度发生变化，方位环动摩擦超出性能指标（3.3～4.0）V要求。(图5)

图5 方位环动摩擦超差示意图

c、方位电机性能超差，电阻值变大，超出工艺要求（72±20）欧姆，影响方位环性能。

d、方位力矩电机刷压变大，碳刷磨损，4个碳刷刷压相差大，影响方位环性能。

三、制定措施

1、方位环同轴度调试，要求台体组件与方位电机转子套同轴度在0.03mm以内，设计制作了同轴度测试工装，使用圆柱度测量仪为测调设备,使方位环同轴度达到要求≤0.03mm指标。（图6）

图6 同轴度调试示意图

2、环框刚度不够或过大，影响方位动摩擦力矩。对方位环转动进行调试，增加或减少方位环刚度，调节加载力矩值（2.7～3.0）Kgf.cm，保证方位动摩擦力矩在工艺指标（3.3～4.0）V范围内。

3、方位电机性能超差，电阻值变大等情况，对方位电机换向器进行擦拭，擦除换向器上的碳粉，检查碳刷接触面。保证电机电阻值在工艺范围内（72±20）欧姆，如上述方法电阻值仍超差，更换新电机。

4、方位力矩电机刷压变量大，对其4个碳刷刷压进行测试，使用六西格玛DPMO工具分析验证（图7），制定了碳刷刷压在（20～35）g范围标准，并将碳刷刷压标准纳入工艺规程。（图9）

图7 DPMO电机测调改进前后对比示意图

图8 电机刷压测试示意图 图9 工艺规程更改后示意图

四、结束语

对惯性平台方位环谐振峰值超差问题制定改进措施后，对比2019年超差数据23条与改进后2020年超差数据2条。方位环谐振峰值超差问题明显改善，超差故障下降88.5%，制定的改进方法确实有效。

参考文献

[1] 张宗麟.惯性导航与组合导航[M].北京：航空工业出版社，2000.

[2] 贡志波.惯性导航系统稳定回路故障分析[J].航空维修与工程，2016,02.

[3] 张凤鸣，惠晓滨.航空装备故障诊断学[M].北京：国防工业出版社，2010.

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