對航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及發(fā)展的思考

張 哲 王宗武 張宗華

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

電氣開關(guān)作為飛機(jī)電路控制必配的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，廣泛用于各個(gè)電氣控制系統(tǒng)，它是飛行員與機(jī)上設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間可靠電路控制的紐帶，直接關(guān)系著飛機(jī)系統(tǒng)可靠電路控制能否正常運(yùn)行，有些重要度高的甚至影響飛行安全。

長期以來，航空電氣開關(guān)產(chǎn)品按照成品件管理，以用戶需求為導(dǎo)向的模式開展產(chǎn)品研制，屬于定制式生產(chǎn)。產(chǎn)品型號派生多，選型和使用困難，研制和管理成本高。隨著航空工業(yè)的發(fā)展，開關(guān)產(chǎn)品的問題逐步引起各方高度關(guān)注。

1 國內(nèi)外航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

1.1 美國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

美國早在上世紀(jì)60年代就開始了電氣開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的不斷迭代，形成了以選型使用指南為總綱，以通用規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為主體，以試驗(yàn)規(guī)范、工藝標(biāo)準(zhǔn)和材料標(biāo)準(zhǔn)為支撐的框架結(jié)構(gòu)，如圖1?，F(xiàn)已具有包括微動(dòng)開關(guān)、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、鈕子開關(guān)、按鈕開關(guān)及其他特種開關(guān)等十余個(gè)種類，400余個(gè)系列的產(chǎn)品體系，如表1所示。以標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品研發(fā)方向，產(chǎn)品向系列化、型譜化、通用化發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化程度很高。

美國以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為載體，將電氣開關(guān)按標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品組織研發(fā)、制造、采購和使用。在新品研制方面，產(chǎn)品承制單位根據(jù)新材料、新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，先于用戶需求自主進(jìn)行新技術(shù)的應(yīng)用和新產(chǎn)品的開發(fā)，同步進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)編制，以固化和推廣新技術(shù)。在產(chǎn)品系列化方面，為適應(yīng)不同需求，新開關(guān)的研制主要是在原型開關(guān)的基礎(chǔ)上，通過改變功能、性能、接口、組合等方式系列化開發(fā)，產(chǎn)品研發(fā)周期短，風(fēng)險(xiǎn)低。在產(chǎn)品質(zhì)量管理方面，履行合格鑒定和周期檢驗(yàn)程序，定期發(fā)布和更新鑒定合格產(chǎn)品目錄（QPL）。通過通用規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的鑒定檢驗(yàn)項(xiàng)目的產(chǎn)品被列入QPL，QPL中包含合格產(chǎn)品供應(yīng)商名稱、供應(yīng)商零件代碼和有效期等供應(yīng)商信息。

目前國外航空電氣開關(guān)生產(chǎn)廠家很多，市場份額較大的主要是Honeyweell、OTTO、ECE、EATON、APR、MASON、Crouzet等公司。不同公司產(chǎn)品質(zhì)量有好壞、性能有高低，但外形尺寸、接口尺寸、安裝方式、電路形式、電氣參數(shù)一致，互換性很好。

圖1 美軍標(biāo)電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)框架

1.2 我國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

我國航空電氣開關(guān)行業(yè)是在前蘇聯(lián)援助基礎(chǔ)上建立起來的，歷經(jīng)依賴進(jìn)口，仿俄、仿美和自主研發(fā)3個(gè)階段。產(chǎn)品體系是在零星仿制產(chǎn)品，改進(jìn)改型的基礎(chǔ)上建立起來的，由于對國外先進(jìn)技術(shù)消化不夠，不同體系交叉，沒有形成我國完整的設(shè)計(jì)、制造和使用的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系，產(chǎn)品難以系列化發(fā)展，研制和使用局面混亂。為了加快推進(jìn)航空工業(yè)發(fā)展，規(guī)范航空電氣開關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)選型，上世紀(jì)90年代以來，301所、電子四所等單位在參考美軍標(biāo)的基礎(chǔ)上，陸續(xù)組織編制了十余項(xiàng)航空電氣開關(guān)產(chǎn)品總規(guī)范，一定程度上規(guī)范了該類產(chǎn)品的研制和驗(yàn)收。我國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系見表2。

對比表1和表2可以看出，我國現(xiàn)行電氣開關(guān)頂層規(guī)范已較為全面，但除個(gè)別標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過修訂外，大多比較老舊，而其等效轉(zhuǎn)化的美軍標(biāo)已經(jīng)多次修訂，個(gè)別標(biāo)準(zhǔn)甚至已經(jīng)廢止。另外，迄今為止行業(yè)及以上標(biāo)準(zhǔn)體系中航空電氣開關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)幾乎還是空白。

1.3 我國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化存在的問題

通過等效轉(zhuǎn)化而建立起來的只有頂層規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)體系對產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)指導(dǎo)性意義不大。產(chǎn)品總規(guī)范只規(guī)定了通用性能要求、質(zhì)量保證規(guī)定和包裝檢驗(yàn)要求，而國外大部分產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為英制標(biāo)準(zhǔn)，其中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)又有缺失。承制單位在引進(jìn)國外先進(jìn)產(chǎn)品時(shí)往往是參照國外產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，基于自身設(shè)計(jì)和制造水平進(jìn)行產(chǎn)品研制，產(chǎn)品接口尺寸和性能可能相似，但產(chǎn)品實(shí)際各項(xiàng)指標(biāo)卻千差萬別，關(guān)鍵重要參數(shù)不能統(tǒng)一，用戶選型困難，不同廠家產(chǎn)品互換性差，嚴(yán)重阻礙了航空工業(yè)的發(fā)展。

2 我國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作的意義

2.1 提高技術(shù)水平

近年來，隨著航空工業(yè)發(fā)展，飛機(jī)性能不斷提升、使用壽命延長，對航空電氣開關(guān)在性能指標(biāo)、環(huán)境條件和壽命指標(biāo)等方面都提出了升級要求，繼續(xù)在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)改型將難以滿足需求。

航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作除及時(shí)系統(tǒng)地引進(jìn)國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)發(fā)揮技術(shù)引領(lǐng)的作用，改變行業(yè)一盤散沙、各自為戰(zhàn)的局面，提供技術(shù)交流和信息共享平臺，以標(biāo)準(zhǔn)為依托大力加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和技術(shù)驗(yàn)證，形成有力的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)力量，集中力量突破開關(guān)設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)，才能增強(qiáng)技術(shù)儲備，形成系統(tǒng)配套，提高自主創(chuàng)新與研發(fā)能力。

表1 美軍標(biāo)電氣開關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系

表2 我國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系

2.2 提升產(chǎn)品質(zhì)量

開關(guān)零件小，種類多，材料性能要求高，加工工藝難度大，材料和工藝一直是制約開關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的瓶頸。

航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)在材料研究和關(guān)鍵工藝攻關(guān)的基礎(chǔ)上，建立健全產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系。確立材料采購和驗(yàn)收要求，整合產(chǎn)品承制單位的原材料需求，解決開關(guān)行業(yè)原材料種類多，采購量小，采購困難，供貨渠道不穩(wěn)定，供應(yīng)狀態(tài)不確定等問題。

以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系為依托進(jìn)行型號整合，從根本上改變多品種小批量的局面，提高零件通用程度，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，徹底改變產(chǎn)品質(zhì)量取決于裝配工人的熟練程度、次品率較高、修修補(bǔ)補(bǔ)的局面。

2.3 優(yōu)化管理模式

開關(guān)按機(jī)載設(shè)備管理，新老機(jī)型兼容性差，一個(gè)型號使用在不同部位的開關(guān)也難以互換。型號研制周期長，成本高，技術(shù)成熟度難以保證，飛機(jī)維修和保障成本也很高。

航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)注重標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)的推廣應(yīng)用，調(diào)動(dòng)供需雙方的積極性，助推型號通用化率的提高，逐步使電氣開關(guān)脫離成品管理模式，推行合格鑒定管理，發(fā)布合格產(chǎn)品目錄，嚴(yán)格控制鑒定有效期，控制產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)節(jié)約管理成本。使產(chǎn)品承制單位從產(chǎn)品改進(jìn)改型和應(yīng)付各個(gè)階段評審中解脫出來，進(jìn)行新技術(shù)的探索，改變依賴仿制的被動(dòng)局面。

3 我國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展思路

3.1 總體思路

航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系和產(chǎn)品體系基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌規(guī)劃，突出重點(diǎn)，分步實(shí)施。充分借鑒國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀，開展關(guān)鍵工藝和新材料研究，修訂通用規(guī)范，合理提升產(chǎn)品性能指標(biāo)，制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，完善行業(yè)及以上標(biāo)準(zhǔn)體系。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)體系框架

我國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃借鑒美軍標(biāo)體系建設(shè)思路，分3個(gè)層級形成系統(tǒng)配套的標(biāo)準(zhǔn)體系，見圖2。頂層以國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)為主，主要為航空電氣開關(guān)類產(chǎn)品選型使用指南、基礎(chǔ)工藝標(biāo)準(zhǔn)、材料標(biāo)準(zhǔn)、性能考核試驗(yàn)方法等。第二層以國家標(biāo)準(zhǔn)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主，主要為航空電氣開關(guān)產(chǎn)品通用規(guī)范，規(guī)定產(chǎn)品通用選材要求、設(shè)計(jì)要求、性能參數(shù)、質(zhì)量保證規(guī)定和交貨準(zhǔn)備。第三層以航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主，主要為航空電氣開關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、尺寸和性能參數(shù)。

圖2 我國航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃

3.3 系統(tǒng)構(gòu)建頂層規(guī)范

我國航空開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系中頂層規(guī)范缺少選型使用指南、材料標(biāo)準(zhǔn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)、選型缺乏標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)，急需進(jìn)行補(bǔ)充。

3.3.1 選型使用指南

選型使用指南編制的目的是建立開關(guān)及其組件適當(dāng)?shù)倪x型、使用、安裝和維護(hù)要求，為設(shè)計(jì)提供航空用電氣開關(guān)及其組件型譜，控制開關(guān)使用種類以減少飛機(jī)后勤保障規(guī)模。

選型使用指南編制應(yīng)聯(lián)合產(chǎn)品承制單位和飛機(jī)設(shè)計(jì)總師單位進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，給出飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)從開關(guān)類型、電路、驅(qū)動(dòng)方式、電氣參數(shù)、電接觸類型、環(huán)境指標(biāo)、機(jī)械參數(shù)與安全性指標(biāo)、面板布局、質(zhì)量與可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面如何進(jìn)行考慮。給出適合航空使用的產(chǎn)品目錄，包括外形尺寸、標(biāo)記示例、電氣參數(shù)、環(huán)境指標(biāo)、建議使用部位、安裝要求、維護(hù)要求等資料。

3.3.2 材料標(biāo)準(zhǔn)

材料標(biāo)準(zhǔn)編制的目的是建立開關(guān)及其組件使用的電工材料采購和驗(yàn)收規(guī)范，統(tǒng)一不同單位的材料要求，縮減原材料訂貨種類，統(tǒng)一訂貨渠道，并提高原材料質(zhì)量。

制定航空電氣開關(guān)用高溫合金、鈹青銅、碳素鋼帶材規(guī)范，純金、金合金、純銀、銀合金等電接觸材料規(guī)范，酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等絕緣材料規(guī)范。規(guī)定材料尺寸公差、性能要求和試驗(yàn)方法，規(guī)范原材料采購和驗(yàn)收。

3.3.3 工藝標(biāo)準(zhǔn)

工藝標(biāo)準(zhǔn)編制的目的是通過標(biāo)準(zhǔn)化渠道，集中行業(yè)技術(shù)力量突破開關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)中的工藝難點(diǎn)，并將新工藝以標(biāo)準(zhǔn)的形式固化下來，通過行業(yè)共享的方式整體提升行業(yè)制造水平。

制定彈性元件熱處理工藝和成型工藝、觸點(diǎn)熱處理工藝、外殼注塑工藝、釬焊密封工藝等標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定工藝設(shè)備、工藝流程、生產(chǎn)過程控制、質(zhì)量控制與檢驗(yàn)等相關(guān)要求。

3.4 及時(shí)更新通用規(guī)范

我國航空開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系中通用規(guī)范已基本完善，但標(biāo)準(zhǔn)相對比較陳舊，部分性能指標(biāo)已不適用，需根據(jù)行業(yè)技術(shù)狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)更新。

3.5 合理補(bǔ)充產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

我國航空開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系中產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還是空白，急需進(jìn)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提升和推廣應(yīng)用。

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編制的目的是建立行業(yè)規(guī)則，統(tǒng)一開關(guān)行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，引導(dǎo)技術(shù)發(fā)展方向。

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編制是電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作難度最大的環(huán)節(jié)，需要摸清飛機(jī)型號的使用需求，進(jìn)行需求合并；摸清承制單位的技術(shù)狀態(tài)，進(jìn)行產(chǎn)品合并。以現(xiàn)有行業(yè)內(nèi)成熟的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，協(xié)調(diào)統(tǒng)一開關(guān)行業(yè)接口和性能參數(shù)，規(guī)范產(chǎn)品名稱、標(biāo)記示例、結(jié)構(gòu)尺寸和性能參數(shù)，形成行業(yè)統(tǒng)一規(guī)則，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

4 結(jié)論

航空電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化是一項(xiàng)牽涉面廣、技術(shù)難度大的工作，構(gòu)建適合我國航空工業(yè)發(fā)展的電氣開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系需要做好頂層規(guī)劃，可借鑒美軍標(biāo)體系，但又不能完全照搬，應(yīng)在我國現(xiàn)有航空電氣開關(guān)的產(chǎn)品型譜上進(jìn)行梳理和提升，并做好廠家與用戶的協(xié)調(diào)，求同存異，分步實(shí)施。