運(yùn)載火箭通用化、系列化、組合化實(shí)施思路研究

徐巖 ／中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所

王丹 ／北京宇航系統(tǒng)工程研究所

吳永亮、李宗鶴 ／中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所

運(yùn)載火箭技術(shù)是我國(guó)開(kāi)展空間探索、發(fā)展太空技術(shù)的根本保障，是實(shí)現(xiàn)航天器入軌及后續(xù)維護(hù)的保證。運(yùn)載火箭相關(guān)裝備是典型的巨型復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)及分系統(tǒng)間接口復(fù)雜、運(yùn)載火箭型號(hào)種類繁多、功能性能要求較高。我國(guó)從20 世紀(jì)末推動(dòng)運(yùn)載火箭“通用化、系列化、組合化”（以下簡(jiǎn)稱“三化”）工作。通過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)長(zhǎng)征系列火箭已經(jīng)形成多種型號(hào)，發(fā)射能力覆蓋低、中、高不同地球軌道，實(shí)現(xiàn)各型衛(wèi)星、飛船、探測(cè)器精確可靠入軌，積累了豐富的研制經(jīng)驗(yàn)和成熟可靠的產(chǎn)品，組成了相對(duì)完備的運(yùn)載火箭整箭型譜，形成了整箭系列化、通用化、模塊化發(fā)展的態(tài)勢(shì)?！叭币呀?jīng)成為了降低航天型號(hào)產(chǎn)品研制生產(chǎn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、提高成功率、提升運(yùn)載火箭技術(shù)成熟度的重要手段。

一、運(yùn)載火箭“三化”現(xiàn)狀

研制單位使用成熟通用技術(shù)手段，力求實(shí)現(xiàn)零部組件通用化、型號(hào)系列化、產(chǎn)品構(gòu)型組合化。隨著運(yùn)載火箭技術(shù)發(fā)展，各國(guó)在滿足各式有效載荷發(fā)射需求的同時(shí)，不斷優(yōu)化運(yùn)載火箭產(chǎn)品譜型，減少品種規(guī)格、降低發(fā)射成本、縮短研究周期，促進(jìn)了運(yùn)載火箭“三化”研究不斷推進(jìn)。

長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)獨(dú)立研制的航天運(yùn)輸工具，目前有多個(gè)型號(hào)在役使用，可以滿足低、中、高等地球軌道發(fā)射任務(wù)需求?？紤]到型號(hào)繁雜、構(gòu)型偏多、運(yùn)載能力重復(fù)等問(wèn)題，我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭后續(xù)研制和改進(jìn)也應(yīng)充分考慮和體現(xiàn)“三化”的設(shè)計(jì)思想，以期優(yōu)化火箭型譜，提高設(shè)計(jì)效率。

一是系列化設(shè)計(jì)思路貫穿始終。確定運(yùn)載火箭的發(fā)射軌道、運(yùn)載能力、接口等基本參數(shù)，編制品種規(guī)格系列表，形成運(yùn)載火箭產(chǎn)品系列型譜。在此基礎(chǔ)上，選用配套產(chǎn)品，開(kāi)展設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)等工作。我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭研制一直遵循系列化的設(shè)計(jì)思路，在研制基本型火箭基礎(chǔ)上，進(jìn)行后續(xù)的型號(hào)系列化設(shè)計(jì)，力求火箭關(guān)鍵技術(shù)和核心產(chǎn)品具有不錯(cuò)的繼承性。

二是新型號(hào)火箭研制充分考慮組合化（模塊化）設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路主要是：將運(yùn)載火箭按照功能拆解，以火箭各子級(jí)、上面級(jí)、助推器為基礎(chǔ)模塊單元，設(shè)計(jì)為通用模塊，并針對(duì)不同任務(wù)需求，設(shè)計(jì)專用模塊（有時(shí)也稱為任務(wù)包），通過(guò)不同的模塊單元組合，實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)射用途。

三是通過(guò)貫徹模塊化、系列化的發(fā)展思路，新型號(hào)運(yùn)載火箭研制周期也不斷縮短。

二、“三化”推進(jìn)實(shí)施需求分析

從長(zhǎng)征火箭研制現(xiàn)狀可以看出，多年來(lái)“三化”技術(shù)在運(yùn)載裝備研制中已得到了較為成熟的運(yùn)用。但是隨著運(yùn)載火箭產(chǎn)品型號(hào)更新迭代加快，大批量生產(chǎn)需求急迫，對(duì)運(yùn)載火箭質(zhì)量可靠性和經(jīng)濟(jì)可承受性等方面提出了更高要求。特別是伴隨著運(yùn)載火箭快速發(fā)展，運(yùn)載火箭產(chǎn)品受到高度重視，單機(jī)產(chǎn)品可以說(shuō)是承載裝備功能性能實(shí)現(xiàn)的基本單元。運(yùn)載火箭單機(jī)產(chǎn)品功能不斷拓展、性能不斷提升、產(chǎn)品體系日益豐富，有效滿足了型號(hào)從無(wú)到有、跨越發(fā)展的需求。但面對(duì)新時(shí)期運(yùn)載火箭高質(zhì)量發(fā)展要求，單機(jī)產(chǎn)品呈現(xiàn)出品種繁多、規(guī)格繁雜、標(biāo)準(zhǔn)繁復(fù)的局面，互換性差、質(zhì)量水平參差不齊、研制成本居高不下等問(wèn)題日益凸顯，對(duì)現(xiàn)有運(yùn)載型號(hào)性能提升和后續(xù)新型號(hào)研制形成制約。

這些問(wèn)題的產(chǎn)生，主要是由于我國(guó)運(yùn)載火箭研制任務(wù)的管理體制較為傳統(tǒng)，比如長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭任務(wù)管理多采用定制化管理模式，火箭研制到出廠始終遵循著定制化的生產(chǎn)要求，與任務(wù)關(guān)聯(lián)密切。面對(duì)這些問(wèn)題，亟需進(jìn)一步推進(jìn)運(yùn)載火箭“三化”工作實(shí)施。不僅要加快運(yùn)載火箭通用化、系列化工作，推動(dòng)統(tǒng)一規(guī)范的單機(jī)產(chǎn)品型譜編制，開(kāi)展運(yùn)載火箭基礎(chǔ)產(chǎn)品統(tǒng)標(biāo)統(tǒng)型工作，構(gòu)建可靠暢通的運(yùn)載型號(hào)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，從而降本增效；而且要推進(jìn)“三化”工作監(jiān)督實(shí)施以及工作規(guī)劃落實(shí)到位，“三化”工作推進(jìn)實(shí)施不僅僅是產(chǎn)品本身的問(wèn)題，還涉及政策實(shí)施、產(chǎn)品研制使用雙方協(xié)調(diào)等諸多管理問(wèn)題。

三、“三化”推進(jìn)實(shí)施思路

運(yùn)載火箭“三化”工作實(shí)施推進(jìn)，除了以基礎(chǔ)理論研究為落腳點(diǎn)外，合理的“三化”工作規(guī)劃以及任務(wù)層面的管理，也是重要的舉措。“三化”設(shè)計(jì)能成功落實(shí)，除了技術(shù)的延續(xù)繼承積累，更重要的是任務(wù)管理層面的穩(wěn)定，要有充分的理論方法基礎(chǔ)、合理的工作項(xiàng)目計(jì)劃和完善的監(jiān)督實(shí)施機(jī)制。

1.開(kāi)展“三化”理論方法系統(tǒng)性研究

國(guó)內(nèi)航天型號(hào)產(chǎn)品“三化”的工作思路，主要是提煉產(chǎn)品對(duì)象關(guān)鍵參數(shù)，梳理通用產(chǎn)品和專用產(chǎn)品，編制產(chǎn)品型譜，在設(shè)計(jì)工作中納入模塊化組合化設(shè)計(jì)思想。而后續(xù)我國(guó)運(yùn)載火箭“三化”工作的開(kāi)展，應(yīng)該更注重“三化”研制、“三化”實(shí)施、“三化”評(píng)價(jià)等理論方法研究，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法去解決運(yùn)載火箭“三化”的應(yīng)用實(shí)施問(wèn)題。

2.做好工作項(xiàng)目層面的任務(wù)規(guī)劃

我國(guó)運(yùn)載火箭研制經(jīng)歷了從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)的過(guò)程?，F(xiàn)有階段的任務(wù)需要按照“三化”的思路進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，全面進(jìn)行工作項(xiàng)目規(guī)劃，在運(yùn)載火箭研制立項(xiàng)論證、方案設(shè)計(jì)、初樣、試樣等工作階段，提出每個(gè)階段的“三化”工作項(xiàng)目、需要開(kāi)展的“三化”要求和具體“三化”工作程序，整合各專業(yè)設(shè)計(jì)，從而避免低水平重復(fù)勞動(dòng)。

3.建立有效的工作監(jiān)督機(jī)制

運(yùn)載火箭研制各階段管理流程，要有相應(yīng)的職能部門負(fù)責(zé)對(duì)“三化”工作的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督管理，無(wú)論是運(yùn)載火箭從立項(xiàng)論證到試驗(yàn)鑒定等各階段的評(píng)審，還是各分系統(tǒng)、重要單機(jī)的設(shè)計(jì)評(píng)審，都需要將“三化”工作作為一項(xiàng)核心內(nèi)容進(jìn)行考核。從使用方、科研生產(chǎn)單位兩方面，明確監(jiān)督職責(zé)，推動(dòng)“三化”監(jiān)督工作實(shí)施，各方監(jiān)督職責(zé)分工和內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 各方“三化”工作監(jiān)督職責(zé)分工

由運(yùn)載火箭各方“三化”監(jiān)督職責(zé)分工可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)施監(jiān)督工作應(yīng)落實(shí)在型號(hào)研制各階段，通過(guò)“三化”工作檢查和工作評(píng)審等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)“三化”監(jiān)督職責(zé)和工作項(xiàng)目對(duì)照如圖1 所示，理清了使用方、行政主管部門和研制單位各方在各工作階段的職責(zé)。

四、結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)載火箭要做到全面推進(jìn)“三化”實(shí)施，在技術(shù)體制方面覆蓋裝備從方案設(shè)計(jì)到試驗(yàn)鑒定等研制各階段，在管理方面涉及產(chǎn)品使用方、上級(jí)主管部門和研制生產(chǎn)單位多方實(shí)施監(jiān)督職責(zé)，相關(guān)工作復(fù)雜且實(shí)施難度大，也要求后續(xù)工作能認(rèn)清形勢(shì)現(xiàn)狀，敢于迎難而上，充分調(diào)動(dòng)運(yùn)載火箭研制各方發(fā)揮技術(shù)和管理創(chuàng)造力，保證對(duì)運(yùn)載火箭“三化”要求落到實(shí)處，助推“三化”技術(shù)水平的提升。

圖2 “三化”監(jiān)督職責(zé)和工作項(xiàng)目對(duì)照?qǐng)D