火箭弹的各个部分都有可能发生故障,从而导致整个火箭弹功能丧失、失效。无论研制定型阶段,还是批量生产阶段,都可能会遇到。因此,火箭弹的失效分析已作为一个学科,随着火箭弹的设计同时开展研究,越来越引起关注。从来源看,常见的导致火箭弹失效原因有可能来自设计原理、设计方案、制造工艺等[4]。由于设计缺陷引起的故障通常出现在火箭弹的最初几次发射时,而与生产工艺有关的故障,是在火箭弹完成全部使用周期中发现的[5]。常见的火箭弹失效的部件有点火器的失效、装药完整性缺陷、壳体缺陷、绝热层的失效等。其中,装药完整性缺陷包括固体装药缺陷和变形、绝热层失效、包敷层脱粘等。74511

目前,在研及预研的火箭项目多数加入了制导系统,使得火箭的可靠性和稳定性受到更多因素的影响。制导系统在空中一个很小的指令失误或者偏离都有可能造成整个火箭弹系统失效,制导系统和原来火箭弹的融合问题也值得注意。无论是制导系统控制问题,还是发动机结构完整性问题,导致失效的现象往往集中表现于发动机的工作过程异常。因此,归结火箭弹的具体故障,掌握固体火箭弹发动机壳体失效分析方法,对解决火箭弹的设计与制造问题显得尤为重要。

武器装备制造要求严格执行质量问题归零,2015年,由我国航天科技集团起草的标准ISO 18238《航天质量问题归零管理》已由国际标准化组织正式发布。质量问题归零要求在设计、生产、试验和服务中出现的质量问题,从技术上、管理上运用适当的方法,分析问题的原因、机理,并采取纠正和预防措施,解决发生的质量问题[6]。同时,通过开展举一反三,避免问题重复发生。在这之中,分析失效产生的原因普遍使用的是故障树分析法。目前,火箭弹设计的同时已开展失效模式分析,建立典型故障树,但故障树的顶事件有的是假设出来,未真正发生,对处理后续发生的问题有指导作用,但不能作为依据,遇到问题时必须选择合适的顶事件,结合具体情况,重新建立故障树。火箭弹故障多数都会导致发动机壳体发生破坏,在发动机残骸上留下一些特定的特征,对发动机壳体进行断裂失效分析是火箭弹失效分析的一个关键突破口[7]。论文网

总结火箭弹故障分析的实践,发动机壳体断裂失效分析应遵循以下程序:

A。 残骸的收集及分析。首先,对回收的残骸进行拼接及宏观特征分析,初步判断裂起始位置及轨迹,进而推断破坏载荷的来源,并从问题定位、产生机理、问题复现、纠正措施等方面进行闭环分析,以验证宏观分析的合理性;根据宏观初步分析结果取样,进行微观分析,包括断口分析、金相分析等;必要时,进行成分及性能等分析,甚至需要进行模拟验证试验。

B。 建立故障树。结合具体发生的故障,选择合适的事件作为顶事件,然后一层一层地往下分解,建立故障树,找出可能导致故障的底事件(包括其它子单位负责的转出事件),其中,顶事件的选择很关键。

C。 故障排查与分析。主要根据残骸分析结果、原始记录以及理论计算等对故障树的具体底事件进行逐一分析排查。其中,原始记录主要通过收集设计、工艺技术状态,追溯生产记录、检验记录等所有对产品最终状态有关的数据获得。针对未排除的底事件利用单项试验或必要其它手段进行进一步分析,以确定故障的原因。

D。 确定故障的机理,提出相应的改进方法,故障归零。

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