导弹在海洋环境下的三防改进设计

钟 翔，程 翔，张跃峰，李冲冲

（中国空空导弹研究院，河南 洛阳471009）

1 引言

军事电子产品的海洋环境适应性主要包括防潮湿、防霉菌和防盐雾腐蚀（简称“三防”），它是衡量海洋环境适应性重要的战术技术指标之一。

随着中国各型战斗机的研制和服役，为保证战斗机的战斗力，空空导弹要求随载机战训值班，但恶劣的海洋环境会严重影响导弹，尤其影响弹上暴露的外部接口。美国空军总部对沿海基地使用的产品进行故障调查与分析，结果表明，17%的故障产品是由潮湿、盐雾、霉菌引起的。从1979-06—1980-06，A-7 对地攻击机每年的腐蚀维护费用高达1 350 万美元，占维修总费用的19%；F-4 舰载机每年的腐蚀维护费用为818 万美元，占14.8%；F-14 舰载机每年的腐蚀维护费用为829 万美元，占18.1%。

触发机构是空空导弹的重要组成部分，要求具有正常的贮存寿命和极高的可靠性，在海洋环境下触发机构不能出现电气性能下降、机械强度降低、功能失效等情况。

本文根据海洋环境试验情况所暴露的问题，对导弹该系统进行了密封、材料、表处理改进，并提出了密封性试验方法和验证，满足海洋环境适应性要求。

2 背景介绍

2.1 三防要求

经查阅相关文献及国军标，依据外部暴露区域和内部封闭区域的不同要求，汇总海洋环境的三防试验条件，如表1所示。

2.2 组成

触发机构安装在顶盖上，位于动力部件舱与战斗部舱对接形成的空间内（简称“动力部件头部”），包括主体（含连接总装电缆的触发插座）、支架、短路插头/座、开关等。

短路插头/座对触发主体进行短路保护，短路插座与动力部件之间有密封圈；开关用于导弹发射时形成物理分离信号，与动力部件之间无密封；支架位于动力部件正下方，用于固定触发主体的触发插座，支架与动力部件之间、触发插座与支架之间均无密封。

触发机构所用的材料与表面处理如表2 所示。

表1 三防试验条件

表2 触发机构材料及表面处理

2.3 现象描述

某导弹在海洋环境放置15 d 后拆卸检查，在动力部件头部存在漏水、漏气现象，触发机构出现锈蚀、积水、霉菌等故障现象。

短路插头锈蚀明显，红色飘带褪色发白，插头的连接环表面全部生锈。短路插头/插座连接处完全腐蚀，沉积物颜色发白并形成粘连，使短路插头无法正常取下；短路插座与壳体连接部位也存在锈蚀，如图1 所示。同时拆卸后发现所有标准件均发生锈蚀。

水滴从开关销头与壳体的安装间隙处渗入，并从支架与壳体的安装间隙处流出，在动力部件壳体、顶盖、触发插座处残留大量的铁锈及尘土。

图1 短路插头/插座腐蚀情况

开关销头和与动力部件壳体对接面腐蚀明显，锈蚀部分已覆盖基体。支架表面的黑色阳极化层存在掉皮和斑点现象。

3 海洋环境适应性设计

动力部件头部的密闭空腔与外界环境大气之间存在压差，受海拔高度、环境温度等影响压差不一致，由于动力部件头部多个对外接口无密封，使酸性水汽甚至雨水、海水渗入动力部件头部，发生各种故障。

由于海洋环境适应性要求极高，触发机构的零部件如改为钛合金、达克罗等虽可满足三防要求，但承压强度、成本等多个方面无法接受。

反之，如果动力部件头部实现有效水密甚至气密，那么触发机构的三防要求将大幅度降低，因此支架、开关与动力部件壳体之间必须采取防水、防压差措施，杜绝漏气、漏水现象。防水方面，为杜绝雨水、海水从动力部件头部的外部接口缝隙渗入。防压差包括两种情况：高温（+70 ℃）高海拔时内腔压力大于外界环境气压，经计算极限值为0.055 MPa；低温（-50 ℃）低海拔时内腔压力小于外界环境气压，经计算极限值为0.035 MPa。

在解决触发机构密封的前提下再合理替换部分材料、表处理，以下进行详细叙述。

3.1 短路插座/头

对短路插座/头进行如下更改：①短路插座/头的金属壳体更换为316 L 不锈钢（022Cr17Ni12Mo2），壳体表面钝化；该材料已通过了表2 的盐雾和酸性大气试验考核，并经1000h的盐雾专项试验不锈蚀，当前已成熟应用至多个舰载武器型号上。②飘带长期在海洋环境下，被日照、湿热老化后褪色，改为定期更换。③短路插座的O 形圈材料更换为HK6140F红色防霉硅橡胶，按照GJB 150.10A—2009 的11 组菌种加短柄帚菌进行28 d 考核，满足一级霉菌要求。④短路插头滚花处红色油墨牌号更换为耐海洋环境专用油墨。

3.2 支架

对支架进行了结构改进，增加一个弧形凸台与动力部件壳体窗口对接，且装配时凸台外环面涂抹硅橡胶以实现水密，支架改进如图2 所示。

针对表处理不满足的情况，在黑色阳极化处理后，喷涂S31-11 聚氨酯烘干绝缘清漆。

3.3 开关

对开关进行结构改进（如图3 所示），在销头根部增加一个密封槽，通过压缩密封垫（HK6140F 红色防霉硅橡胶）的方式实现水密。

图2 支架改进

图3 开关改进

3.4 触发插座

触发插座材料由铝合金镀镍改为316L 不锈钢表面钝化，此外触发插座与支架之间增增强密封，采用专用方盘胶垫（材料为HK6140F 红色防霉硅橡胶）进行压缩密封，经插座单独密封试验表明1 个大气压差无泄漏，实现了有效气密，如图4 所示。

图4 密封措施

3.5 标准件

标准件全部采用沉头螺钉，装配时锥面涂抹硅橡胶，且材料更换为316 L 不锈钢表面钝化处理，可有效防锈。

4 密封性试验验证

本文提出了一种简单、易实现的密封性试验方法，将模拟触发机构装配在模拟动力部件头部空腔的工装内，进行以下两种试验考核：①工装抽真空试验，考核内腔压力小于外界气压的情况，如图5 所示。在该情况下使用真空泵连续3次抽真空，使压差达到0.035 MPa 后保持5 min，每隔1 min 观察压力表数据，经检测压力表数值稳定，表明无泄漏发生，气密（外界压力大）满足要求。②工装浸水充气试验，考核外部接口水密效果及内腔压力大于外界压力的情况，如图6所示。

图5 抽真空试验图

图6 浸水充气试验

在该情况下连续3 次进行了0.055 MPa 的5 min 充气试验，观测是否有气泡产生以及压力表下降情况，经检测无气泡产生，压力表数值稳定，表明无泄漏发生，水密、气密（内腔压力大）满足要求。

该试验方法机理清晰，简单高效，可推广至其他舱段及整弹应用。

5 结论

对触发机构从密封、材料、表面处理等进行了改进设计，能够有效提升三防性能；提出了一种简单高效的气密/水密试验方法，可以有效考核舱段外露接口的密封性；下阶段进行整弹的海洋环境90 d 露天放置试验，考核三防效果。