中俄液體火箭發(fā)動機(jī)驗收標(biāo)準(zhǔn)對比分析

許蕾 張嵩

（中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京，100071）

液體火箭發(fā)動機(jī)是航天運載器的主要動力裝置，是導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的主要動力裝置或者末修動力裝置，也是航天器軌控姿控的主要動力裝置。驗收作為發(fā)動機(jī)生產(chǎn)制造交付的重要環(huán)節(jié)，其驗收水平高低將直接影響發(fā)動機(jī)質(zhì)量評估甚至決定發(fā)射成功與否。世界各國都十分重視發(fā)動機(jī)檢驗驗收，特別是俄羅斯在發(fā)射活動事故隱患頻繁出現(xiàn)之后，更加認(rèn)識到發(fā)動機(jī)過程驗收的重要性，分別于2009年和2015年發(fā)布了2項國家層面的液體火箭發(fā)動機(jī)檢驗驗收標(biāo)準(zhǔn)，重點從設(shè)計方角度出發(fā)對生產(chǎn)方規(guī)定驗收要求。本文通過研究俄羅斯相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并與國內(nèi)各級各類驗收標(biāo)準(zhǔn)對比分析，研究提出我國液體火箭發(fā)動機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂及標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化建議，對于提升我國大推力液體火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

1 俄羅斯液體火箭發(fā)動機(jī)驗收標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

俄羅斯是目前國際上研制液體火箭發(fā)動機(jī)的主要國家之一，特別是在液氧煤油發(fā)動機(jī)領(lǐng)域內(nèi)是世界領(lǐng)先的，俄羅斯將液體火箭發(fā)動機(jī)研制作為其一貫發(fā)展方向而大力推進(jìn)，從而使得研制隊伍穩(wěn)定、產(chǎn)品線豐富、研制經(jīng)驗與技術(shù)傳承性良好。然而，近些年航天發(fā)射活動中事故隱患頻繁出現(xiàn)，很多問題是由于第一級角速度傳感器安裝錯誤等低層次操作錯誤導(dǎo)致，這些都與發(fā)動機(jī)制造過程的檢驗和驗收不細(xì)致不到位密切相關(guān)，因此，俄方越來越意識到發(fā)動機(jī)過程控制驗收的重要性。2009年至2016年間，俄羅斯在國家層面發(fā)布了多項液體火箭發(fā)動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，其中有兩項是關(guān)于檢驗驗收的，ГОСТР53374-2009《液體火箭發(fā)動機(jī)用于交付的制造和驗收的一般要求》和ГОСТР56463-2015《小推力液體火箭發(fā)動機(jī)交付使用時制造、試驗和質(zhì)量檢驗驗收的總體要求》，分別由俄羅斯研制生產(chǎn)運載火箭大推力液體火箭發(fā)動機(jī)的主導(dǎo)企業(yè)格魯什科院能源機(jī)械科研生產(chǎn)聯(lián)合體和“質(zhì)子”號火箭發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)制造商“赫魯尼切夫國家航天科學(xué)研究和生產(chǎn)中心的分支機(jī)構(gòu)—伊薩耶夫化學(xué)機(jī)械制造設(shè)計局制定編寫。其驗收重心前移，重點針對設(shè)計方對生產(chǎn)方的驗收要求，分別對發(fā)動機(jī)的材料和半成品、鑄件、模壓件和鍛件、外觀、焊接、裝配和分解、儲存、保管和運輸過程中的檢驗和驗收規(guī)則等進(jìn)行規(guī)定，同時也是用于交付的液體火箭發(fā)動機(jī)檢驗驗收合格判定的依據(jù)。

1.1 ГОСТР53374-2009

ГОСТР53374-2009《液體火箭發(fā)動機(jī)用于交付的制造和驗收的一般要求》由俄羅斯聯(lián)邦技術(shù)調(diào)節(jié)和計量署于2009年8月4日以第276號文件批準(zhǔn)發(fā)布，用于液體火箭發(fā)動機(jī)交付的制造和驗收環(huán)節(jié)。鑒于格魯什科動力機(jī)械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體具有豐富的研制產(chǎn)品線，在液體火箭發(fā)動機(jī)方面，特別是大推力液體火箭發(fā)動機(jī)研制方面的經(jīng)驗和權(quán)威性，他們牽頭承擔(dān)了標(biāo)準(zhǔn)的編寫任務(wù)。該標(biāo)準(zhǔn)從液體火箭發(fā)動機(jī)研制過程中下廠驗收的角度提出了大量的技術(shù)要求，是長期研制與工程應(yīng)用經(jīng)驗的總結(jié)。在內(nèi)容編排上，它采用從通用 （共性）到專用 （個性）、從原材料到零部組件再到整機(jī)，遵循液體火箭發(fā)動機(jī)全壽命周期檢驗驗收的不同技術(shù)層次進(jìn)行布局。標(biāo)準(zhǔn)共分成4部分：第一部分為文件、尺寸偏差等通用要求；第二部分為發(fā)動機(jī)用零部件、材料要求；第三部分為關(guān)鍵特性和特殊過程要求；第四部分為發(fā)動機(jī)試驗與驗收要求。

●通用要求：該部分主要陳述液體火箭發(fā)動機(jī)在制造、裝配、檢修、檢驗、試驗、運輸以及貯存過程中驗收檢驗的通用要求，內(nèi)容涉及文件要求、尺寸和極限偏差等方面。

●零部件與材料要求：該部分主要包括材料與半成品、螺紋與緊固件、彈簧等方面的要求。

●關(guān)鍵特性和特殊過程要求：該部分主要包括熱處理、表面處理、焊接與膠接、涂層與潤滑脂、裝配與分解、貯存與運輸?shù)确矫娴囊蟆?/p>

●試驗與驗收要求：該部分主要包括試驗要求、生產(chǎn)檢驗、驗收檢驗、周期檢驗、特殊檢驗、補(bǔ)充檢驗等方面的要求。

1.2 ГОСТР56463-2015

ГОСТР56463-2015《小推力液體火箭發(fā)動機(jī)交付使用時制造、試驗和質(zhì)量檢驗的總體要求》用于小推力液體火箭發(fā)動機(jī)交付使用時制造、試驗和質(zhì)量檢驗，由俄羅斯聯(lián)邦技術(shù)調(diào)節(jié)與計量管理局于2015年6月15日第701號命令批準(zhǔn)發(fā)布，2016年1月1日開始實施。該標(biāo)準(zhǔn)適用于在航天工程中使用的小推力液體火箭發(fā)動機(jī)及其組成部件。規(guī)定了交付使用時小推力液體火箭發(fā)動機(jī)及小推力液體火箭發(fā)動機(jī)組成部件制造、試驗和質(zhì)量檢驗的基本要求。該標(biāo)準(zhǔn)在ГОСТР53374-2009的框架基礎(chǔ)上細(xì)化了內(nèi)容，對產(chǎn)品潔凈度提出更高要求，同時結(jié)合小推力液體火箭發(fā)動機(jī)的特點對檢驗與驗收內(nèi)容部分做了更加詳細(xì)的補(bǔ)充。標(biāo)準(zhǔn)共分成4部分：第一部分為文件、尺寸偏差等通用（共性）要求；第二部分為發(fā)動機(jī)用零部件、材料要求；第三部分為關(guān)鍵特性和特殊過程要求；第四部分為發(fā)動機(jī)試驗與驗收要求。

●通用要求：該部分主要陳述液體火箭發(fā)動機(jī)在制造、裝配、檢修、檢驗、試驗、運輸以及貯存過程中驗收檢驗的通用要求，內(nèi)容涉及文件要求、尺寸和極限偏差等方面。

●零部件與材料要求：該部分主要包括材料與半成品、螺紋與緊固件等方面的要求。

●關(guān)鍵特性和特殊過程要求：該部分主要包括表面處理、焊接、產(chǎn)品光潔度、裝配與分解、貯存與運輸?shù)确矫娴囊蟆?/p>

●試驗與驗收要求：該部分主要包括試驗要求、生產(chǎn)檢驗、驗收檢驗等方面的要求。

2 國內(nèi)液體火箭發(fā)動機(jī)驗收標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國內(nèi)與液體火箭發(fā)動機(jī)驗收相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中，涉及驗收流程、驗收項目，驗收管理要求、文件資料驗收要求的相對較多，一般型號文件和各單位的企標(biāo)都會詳細(xì)規(guī)定。而針對實物驗收環(huán)節(jié)，一般會將要求散落在多個標(biāo)準(zhǔn)中，比如組件檢驗驗收方面有推力室、燃?xì)獍l(fā)生器、機(jī)架、換熱器、金屬軟管、地面試驗用火工品等標(biāo)準(zhǔn)；整機(jī)檢驗驗收方面有關(guān)于液體火箭發(fā)動機(jī)裝配、分解要求，有制造、驗收要求，有不分解交付要求等。經(jīng)初步統(tǒng)計，國內(nèi)關(guān)于液體火箭發(fā)動機(jī)驗收的國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、航天企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共計22項，其中整機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)4項，組件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)18項。

國家軍用標(biāo)準(zhǔn)層面，整機(jī)有關(guān)液體火箭發(fā)動機(jī)驗收方面的標(biāo)準(zhǔn)主要有2項：GJB 2200—1994《液體火箭發(fā)動機(jī)通用規(guī)范》、GJB 1546—1992《姿控火箭發(fā)動機(jī)通用規(guī)范》，分別規(guī)定液體火箭發(fā)動機(jī)和姿控火箭發(fā)動機(jī)的技術(shù)要求、質(zhì)量保證規(guī)定及交貨準(zhǔn)備，規(guī)定了每臺發(fā)動機(jī)都必須檢驗的項目為尺寸、質(zhì)量、顏色、外觀、標(biāo)志代號、接口、泄漏、電路、電動氣動、包裝。這兩個標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重規(guī)定發(fā)動機(jī)檢驗項目及質(zhì)量保證規(guī)定，指導(dǎo)產(chǎn)品采購使用。

航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)層面，整機(jī)有關(guān)液體火箭發(fā)動機(jī)驗收方面的標(biāo)準(zhǔn)主要有2項： 《液體火箭發(fā)動機(jī)制造、驗收通用技術(shù)條件》和《液體火箭發(fā)動機(jī)裝配、分解要求》，分別規(guī)定了運載火箭、導(dǎo)彈用液體火箭發(fā)動機(jī)、小推力液體火箭推進(jìn)系統(tǒng)的制造、試驗、驗收、封存和保管以及裝配分解過程的通用要求，適用于發(fā)動機(jī)的制造、試驗、驗收、封存和保管。這兩個標(biāo)準(zhǔn)涉及發(fā)動機(jī)全壽命周期過程的檢驗驗收要求，但都是通用要求，很多詳細(xì)指標(biāo)要求都分別在推力室、燃?xì)獍l(fā)生器、機(jī)架、換熱器、金屬軟管、地面試驗用火工品等標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行規(guī)定，特別是更加具體的要求一般在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中予以規(guī)定。

3 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容對比分析

為了詳細(xì)地比較俄中兩國液體火箭發(fā)動機(jī)驗收標(biāo)準(zhǔn)的差別，重點選取了裝配過程檢驗、檢驗驗收規(guī)則兩個方面，以列表的方式將俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)與我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文件規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行對比分析，對比分析見附表1和附表2。

附表1 裝配過程檢驗要求分析對比

附表2 檢驗驗收規(guī)則分析對比

4 啟示與建議

通過國內(nèi)外液體火箭發(fā)動機(jī)檢驗驗收標(biāo)準(zhǔn)對比分析，得到國內(nèi)在制修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方面的啟示和建議。

a）俄羅斯國家層面的液體火箭發(fā)動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容非常全面，涵蓋從半成品、零部件到焊接、裝配、貯存運輸各環(huán)節(jié)的檢驗要求以及整機(jī)驗收要求。該標(biāo)準(zhǔn)涉及范圍基本橫跨我國行業(yè)級及以上標(biāo)準(zhǔn)和部分企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍；就標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容而言，俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)更加注重可操作性，正文中均給出了具體要求和指標(biāo)，不需要嵌套查閱很多標(biāo)準(zhǔn)。

b）俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)注重質(zhì)量關(guān)鍵特性和特殊過程要求，將質(zhì)量要求結(jié)合到檢驗要求中進(jìn)行規(guī)定和落實，更關(guān)注關(guān)鍵特性、不可檢不可測項目、特種加工等環(huán)節(jié)；側(cè)重指標(biāo)和過程控制，例如特別強(qiáng)調(diào)裝配間隙要求、螺紋擰緊力矩控制、焊接接縫要求等，會不厭其煩地規(guī)定規(guī)范許多細(xì)節(jié)，并將其上升到國家標(biāo)準(zhǔn)層面加以規(guī)定和控制，例如壓力表如何控制、檢測裝置測量時傾斜的角度、螺紋輕微崩扣（深度不大于螺紋型面高度的20%）以及螺線出現(xiàn)的刀痕、允許長度不大于螺旋線總長的10%，如果螺線起始和終止處的卷邊以及銳邊不影響其通過螺紋量規(guī)則不用報廢處理，不允許旋入不合格量規(guī)超過兩圈以上等等。

c）俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)用途 （載人或不載人）規(guī)定發(fā)動機(jī)的驗收方案。用于載人航天的液體火箭發(fā)動機(jī)必須逐臺檢驗。用于不載人航天的液體火箭發(fā)動機(jī)可以抽檢。俄標(biāo)中非常注重試驗邊界條件、判據(jù)，對試驗類型劃分非常全面，對整個發(fā)動機(jī)全壽命周期需要考慮到的問題和需要做的試驗驗證要求全部在標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行規(guī)定。例如著重勾勒出環(huán)境溫濕度的包絡(luò)線要求，并將給所有檢驗環(huán)節(jié)和偏差要求一并列入標(biāo)準(zhǔn)中，使檢驗驗收不留死角，規(guī)定了一些發(fā)動機(jī)組件需要在規(guī)定的周期內(nèi)，進(jìn)行周期試驗來評估有些性能指標(biāo)的穩(wěn)定性等，以便于驗收方全面掌握。

d）建議我國發(fā)動機(jī)檢驗驗收環(huán)節(jié)能夠借鑒俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)中有價值的地方，突出關(guān)鍵特性、不可檢不可測項目、特種加工等環(huán)節(jié)，更加側(cè)重過程控制；對我國發(fā)動機(jī)檢驗驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化，對現(xiàn)有發(fā)動機(jī)檢驗驗收方面的標(biāo)準(zhǔn)中適當(dāng)增加對關(guān)鍵過程控制檢驗點的要求，同時針對載人或不載人兩種不同用途的發(fā)動機(jī)，提出對應(yīng)的驗收方案；在檢驗環(huán)節(jié)注重試驗邊界條件、判據(jù)，盡可能完善包絡(luò)線以及特殊情況處理的要求。