火工品產(chǎn)品化通用驗證試驗方法探討

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 趙崇斌等

火工品產(chǎn)品化通用驗證試驗方法探討

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 趙崇斌等*

火工品作為型號關鍵單機產(chǎn)品,是不可檢測的一次性使用器件,在使用中任何故障或失效都可能導致飛行任務失敗的災難性后果。近年來,火工品集中爆發(fā)出的某些質量問題,造成總體大型試驗甚至飛行試驗的嚴重失利?；鸸て焚|量問題頻發(fā)的根本原因,很大一部分是由于其配套種類和數(shù)量急劇增加造成的。隨著型號火工裝置與分離技術的發(fā)展,火工品的種類越來越多、規(guī)格也急劇增加,針對火工品設計和生產(chǎn)的瓶頸問題進行分析,發(fā)現(xiàn)這些火工品都是針對各型號自身特點單獨研制、選用、生產(chǎn)和驗收的,形成了“一個型號一個狀態(tài)”、“一個型號一支隊伍”的項目研發(fā)模式,造成了航天火工品的品種規(guī)格多、“新研”產(chǎn)品多、驗收要求不統(tǒng)一、投產(chǎn)批量小的“航天定制”局面。

經(jīng)過多年的實踐,北京宇航系統(tǒng)工程研究所的火工品產(chǎn)品化已完成品種規(guī)格壓縮,形成貨架式產(chǎn)品,以及按照驗收要求進行通用驗收等工作,目前正在開展通用驗證試驗工作。

一、產(chǎn)品化工作實踐

完成火工品種類壓縮和形成通用驗收要求,是實現(xiàn)火工品產(chǎn)品化應用的前提。

1．產(chǎn)品種類壓縮

火工品產(chǎn)品化采用“自頂向下”模式,以通用化、系列化、組合化為原則,以火工品最少的種類滿足系統(tǒng)最大需求為目標,壓縮火工品種類,優(yōu)化產(chǎn)品接口。對六大類199種火工品進行壓縮和優(yōu)化,形成70種成熟度較高、接口匹配性良好的優(yōu)選產(chǎn)品。

2．通用驗收要求

以往火工品驗收都是依據(jù)任務書的要求進行,而任務書中的各個環(huán)境條件都是按照型號自身經(jīng)歷的環(huán)境條件進行編制的,造成各個型號驗收環(huán)境條件不統(tǒng)一。因此,統(tǒng)一環(huán)境條件能夠從源頭控制試驗數(shù)量,同一批產(chǎn)品驗收后能夠交付不同型號使用,最大程度上節(jié)約資源、控制成本,實現(xiàn)“統(tǒng)一驗收、統(tǒng)一交付”的目標。同時,統(tǒng)一環(huán)境條件也實現(xiàn)了產(chǎn)品化去型號化管理的目標。

2013年,研究所針對各個運載型號的要求,著手制定統(tǒng)一的環(huán)境條件標準,將各型號的力學環(huán)境條件和自然環(huán)境條件進行包絡,并結合火工品自身研制特點的需要,參考相關行業(yè)要求,發(fā)布了火工品系統(tǒng)研制、試驗要求的廠所標準,并于2014年進行了修訂更新。

二、通用驗證試驗

1．目的

產(chǎn)品化火工品應具有統(tǒng)一的技術指標體系,統(tǒng)一的驗收試驗條件,按產(chǎn)品統(tǒng)一訂貨、組批驗收,從而節(jié)省資源和提高效率,保證產(chǎn)品質量。為了使型號能夠直接使用產(chǎn)品化火工品,產(chǎn)品化火工品的鑒定和驗收試驗條件需要覆蓋絕大多數(shù)型號的環(huán)境要求。

產(chǎn)品化火工品通用驗證試驗不僅需要考核產(chǎn)品自身對于通用環(huán)境條件的適應性,同時需要考核產(chǎn)品以及組成火工品系統(tǒng)的接口匹配性和接口互換性。通過通用驗證試驗考核后,產(chǎn)品化火工品能夠按照統(tǒng)一環(huán)境條件進行驗收并且接口正確,能夠按照需要的接口組合關系組合使用。

2．思路

根據(jù)通用驗收要求和產(chǎn)品化火工品優(yōu)選目錄,考慮試驗充分性、覆蓋性、有效性和經(jīng)濟性等因素,從圖1所示爆炸序列接口規(guī)格和功能關系入手,制定產(chǎn)品化火工品通用驗證試驗方案。

結合圖1的接口關系,驗證產(chǎn)品化火工品組成系統(tǒng)后對通用環(huán)境條件的適應性,在對火工品系統(tǒng)考核的同時,也對每個產(chǎn)品和產(chǎn)品接口匹配性進行全面驗證。試驗數(shù)量和試驗項目按火工品系統(tǒng)研制、試驗要求標準的規(guī)定,參照系統(tǒng)級鑒定試驗要求對產(chǎn)品化火工品組成的各種典型火工品系統(tǒng)進行補充鑒定檢驗的考核,力求以較少的產(chǎn)品試驗數(shù)量達到全面考核產(chǎn)品化火工品的目的。

三、實施方案

1．通用驗證試驗產(chǎn)品種類

進行通用驗證試驗的產(chǎn)品是以產(chǎn)品化火工品優(yōu)選目錄為主體,根據(jù)試驗需要優(yōu)化組合而成的4種非電傳爆系統(tǒng)、3種分離螺母裝置試驗系統(tǒng)、7種小型固體火箭試驗系統(tǒng)、9種平板試驗件試驗系統(tǒng)。

4種非電傳爆系統(tǒng)分別為1×4路、1×8路、1×10路 和1×16路非電傳爆系統(tǒng)。

1×4路非電傳爆系統(tǒng)由1發(fā)起爆器、1套1×4路導爆索組件和1組終端火工品組成。其中1×4路非電傳爆組件由4路歧管、4發(fā)不同的輸出接頭組成；終端火工品包括4發(fā)不同的隔板點火器、2種不同的Y型火箭接頭。

1×8路非電傳爆系統(tǒng)由1發(fā)起爆器、1套1×8路非電傳爆組件和終端火工品組成。其中1×8路非電傳爆組件由8路歧管、8發(fā)不同的輸出接頭組成；終端火工品包括2種不同的隔板點火器。

1×10路非電傳爆系統(tǒng)由1發(fā)起爆器、1套1×10路非電傳爆組件和1組終端火工品組成。其中1×10路非電傳爆組件由10路歧管、6種10個輸出接頭組成；終端火工品包括3種4發(fā)爆炸螺栓。

1×16路非電傳爆系統(tǒng)由1發(fā)起爆器和1套1×16路非電傳爆組件組成。其中1×16路非電傳爆組件由16路歧管、2種各8發(fā)輸出接頭組成。

3種分離螺母裝置試驗系統(tǒng)是由3種分離螺母裝置、3種隔板點火器和3種輸出接頭組成。

7種小型固體火箭試驗系統(tǒng)由7種火箭本體、2種Y型接頭、7種延期點火器和隔板點火器及相應的輸出接頭組成。

9種平板試驗件系統(tǒng)分別為9種安裝不同切割索的平板試驗件及其對應的起爆輸出接頭或起爆器組成。

2．試驗項目、順序及分組

各系統(tǒng)的試驗項目、順序及分組見表1,試驗項目的試驗量級按通用驗收要求執(zhí)行。

表1 試驗項目、順序及分組情況

四、實踐效果及后續(xù)思路

目前,產(chǎn)品化火工品通用驗證試驗方法已通過評審,正在實施中。實現(xiàn)了以最少數(shù)量的產(chǎn)品充分驗證所有產(chǎn)品化火工品及其各連接接口對通用環(huán)境要求的滿足情況,為后續(xù)型號選用奠定了基礎。

針對火工品產(chǎn)品化的后續(xù)思路,研究所有如下3個方面的思考：一是產(chǎn)品化火工品按照通用環(huán)境要求驗收,比型號自身使用的剖面肯定更加嚴酷,存在不能通過試驗的風險,此類風險的化解需要產(chǎn)品化隊伍和型號項目隊伍共同研究。二是對于后續(xù)新出現(xiàn)的不能包絡的環(huán)境條件,也需要對通用環(huán)境要求進行完善。三是產(chǎn)品化火工品完成驗證后,需要航天系統(tǒng)員工轉變研發(fā)思路,主動迎接變革。

通過產(chǎn)品化工作,努力將火工品從型號研制模式到型號選用模式轉變。只有產(chǎn)品化工作不斷完善、產(chǎn)品化火工品不斷完善,才能更好的規(guī)范火工品的設計、生產(chǎn)和選用,降低重復勞動,突破生產(chǎn)瓶頸,釋放人力、生產(chǎn)和試驗資源,降低成本,提高質量和可靠性,不斷的推動先進技術的研發(fā)和應用?！?/p>

*其他作者：王帥、唐科、孫璟、盧紅立、呂鋼、宋濤