運(yùn)載火箭環(huán)境測量參數(shù)量程和精度規(guī)格化的探索與實(shí)踐

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 吳彥森 楊樹濤 張珂 陳風(fēng)雨 潘忠文

運(yùn)載火箭環(huán)境測量參數(shù)量程和精度規(guī)格化的探索與實(shí)踐

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 吳彥森 楊樹濤 張珂 陳風(fēng)雨 潘忠文

經(jīng)過50年的發(fā)展,中國航天科技集團(tuán)公司形成了以型號研制為中心的科研生產(chǎn)模式,并發(fā)展了具有中國特色的系統(tǒng)工程理論和方法。但隨著近年來導(dǎo)彈武器和宇航業(yè)務(wù)兩大主業(yè)研制任務(wù)的迅速擴(kuò)大,呈現(xiàn)出型號數(shù)量多、產(chǎn)品種類豐富、新技術(shù)復(fù)雜、研制周期短、保障資源困難等突出特點(diǎn),同時(shí)暴露出傳統(tǒng)的“以型號任務(wù)牽引的垂直研制模式”導(dǎo)致總體、分系統(tǒng)、單機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)儲備不足,新型號研制進(jìn)度推遲,多型號并舉、小批量生產(chǎn),受制造資源制約生產(chǎn)能力與高密度發(fā)射任務(wù)矛盾加劇等問題。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2013年測量系統(tǒng)為各型號配套的傳感器、變換器（兩器）數(shù)量大、種類多,但同種產(chǎn)品數(shù)量少給產(chǎn)品的生產(chǎn)、管理等工作帶來巨大壓力,并成為型號產(chǎn)品齊套、試驗(yàn)的短線。造成目前兩器產(chǎn)品種類和技術(shù)狀態(tài)繁多的主要原因既有總體要求層面技術(shù)指標(biāo)要求的差異,也有產(chǎn)品自身層面的差異。其中測量參數(shù)量程、頻率范圍、精度是兩器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),要實(shí)現(xiàn)兩器產(chǎn)品的有效壓縮,必須從源頭解決問題。

一、現(xiàn)狀及規(guī)格化原則

目前,各型號環(huán)境參數(shù)傳感器根據(jù)型號特點(diǎn)及遙測參數(shù)實(shí)際測量情況而設(shè)置,測量參數(shù)的量程、精度等差異較大,參數(shù)設(shè)置中存在的主要問題包括以下幾個(gè)方面：

各型號之間同類測量參數(shù)因量程各異且沒有考慮系統(tǒng)化、規(guī)格化,導(dǎo)致兩器產(chǎn)品種類繁多；各型號之間同類測量參數(shù)的頻率范圍存在一定差異,導(dǎo)致產(chǎn)品個(gè)性差異；運(yùn)載火箭各型號之間同類參數(shù)測量誤差各不相同且不規(guī)范,導(dǎo)致產(chǎn)品個(gè)性差異。

針對型號環(huán)境參數(shù)測量種類繁多,嚴(yán)重制約測量系統(tǒng)兩器選型的問題,型號總體首設(shè)計(jì)單位先從影響兩器產(chǎn)品規(guī)格的關(guān)鍵參數(shù)入手,通過參數(shù)規(guī)格化為兩器產(chǎn)品型譜建設(shè)創(chuàng)造條件。為此,總體設(shè)計(jì)單位通過對各型號遙測參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析,并與測量系統(tǒng)、單機(jī)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行多輪交流,提出以下3條原則：

一是參數(shù)量程系列化、規(guī)格化原則。在保證測量精度的前提下以最小規(guī)格化滿足不同需要測量要求。

二是參數(shù)頻率范圍統(tǒng)一化原則。過載、振動、噪聲、沖擊以及壓力參數(shù)以“環(huán)境條件制定頻率范圍作為傳感器測量頻率范圍”為基礎(chǔ),統(tǒng)一各型號傳感器測量頻率范圍。

三是同類參數(shù)測量精度統(tǒng)一原則。根據(jù)參數(shù)性質(zhì)特點(diǎn)和測量系統(tǒng)現(xiàn)狀,統(tǒng)一各類型參數(shù)的誤差要求。

二、實(shí)例研究

按照參數(shù)量程和精度規(guī)格化的3條原則,以及總結(jié)過去、支撐現(xiàn)在、引領(lǐng)未來的指導(dǎo)思想,以在飛型號為主、新研型號為輔,對力學(xué)環(huán)境測量參數(shù)、熱環(huán)境測量參數(shù)的量程、頻率范圍和精度進(jìn)行了規(guī)格化設(shè)置。

1．力學(xué)環(huán)境測量參數(shù)產(chǎn)品化規(guī)劃

經(jīng)統(tǒng)計(jì),不考慮兩器機(jī)械接口、電器接口、環(huán)境試驗(yàn)條件、測量原理差異,僅從量程、頻率范圍和精度要求來看,各型號力學(xué)環(huán)境參數(shù)共79種。

表1 運(yùn)載火箭力學(xué)環(huán)境遙測參數(shù)規(guī)格化統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)量程梯度以及統(tǒng)一頻率范圍、精度要求的原則,制定力學(xué)環(huán)境專業(yè)遙測參數(shù)產(chǎn)品化方案,在各型號載荷與力學(xué)環(huán)境專業(yè)遙測參數(shù)規(guī)格化基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成優(yōu)化及縮減,形成參數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn),如表1所示。遙測參數(shù)總數(shù)量由79種優(yōu)化壓縮到26種。

在型號力學(xué)環(huán)境測量參數(shù)優(yōu)化、新增環(huán)境參數(shù)時(shí),其量程、頻率范圍、精度設(shè)置應(yīng)從表1中選取。

2．熱環(huán)境測量參數(shù)產(chǎn)品化規(guī)劃

經(jīng)統(tǒng)計(jì),不考慮兩器機(jī)械接口、電器接口、環(huán)境試驗(yàn)條件、測量原理差異,僅從量程、頻率范圍和精度要求上看,各型號熱環(huán)境參數(shù)共72種。

根據(jù)量程梯度以及統(tǒng)一精度要求的原則,制定熱環(huán)境專業(yè)遙測參數(shù)產(chǎn)品化方案,在各型號氣動與熱環(huán)境專業(yè)遙測參數(shù)規(guī)格化基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化及縮減,形成參數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn),如表2所示。遙測參數(shù)總數(shù)量由原有的72種優(yōu)化壓縮到23種。

在型號熱環(huán)境測量參數(shù)優(yōu)化、新增環(huán)境參數(shù)時(shí),其量程、頻率范圍、精度設(shè)置應(yīng)從表2中選取。

表2 運(yùn)載火箭氣動與熱環(huán)境遙測參數(shù)規(guī)格化統(tǒng)計(jì)表

3．測量參數(shù)產(chǎn)品化優(yōu)化情況統(tǒng)計(jì)

通過開展運(yùn)載火箭各型號環(huán)境測量參數(shù)量程、頻率范圍和精度規(guī)格化工作,使各類測量參數(shù)種類得到有效優(yōu)化,規(guī)格化前后各參數(shù)壓縮情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

表3 環(huán)境測量參數(shù)優(yōu)化情況

環(huán)境測量參數(shù)量程和精度規(guī)格化是開展兩器產(chǎn)品優(yōu)化的前提和基礎(chǔ)。目前,通過對參數(shù)量程、頻率范圍規(guī)格化、系列化設(shè)置以及測量誤差統(tǒng)一要求,12類環(huán)境參數(shù)中有10類參數(shù)的優(yōu)化壓縮率達(dá)到50%以上,測量參數(shù)種類得到了有效優(yōu)化。測量參數(shù)規(guī)格化為各型號環(huán)境參數(shù)總體技術(shù)指標(biāo)設(shè)置提供了依據(jù),為兩器產(chǎn)品優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。▲