一種通用水平裝填車研制項(xiàng)目

董朝慶、劉奇、劉洪波、南松、張楊 ／北京航天發(fā)射技術(shù)研究所

水平裝填車是火箭冷發(fā)射技術(shù)的重要保障產(chǎn)品，主要放置于技術(shù)陣地廠房，通過對固體火箭、發(fā)射筒等各方向自由度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)固體火箭與發(fā)射筒的對中、對接，并利用動(dòng)力單元將固體火箭裝入發(fā)射筒或從發(fā)射筒內(nèi)退出。

受制于各型號(hào)固體火箭的差異，如火箭直徑、裝填接口、重量以及裝填方式和裝填動(dòng)力等因素，目前的固體火箭水平裝填系統(tǒng)大多為定制化產(chǎn)品，其研制通用化程度低、自動(dòng)化程度低、研制周期較長。隨著目前固體火箭型號(hào)的日益增多，型號(hào)跟研、實(shí)物競標(biāo)、演示驗(yàn)證模式的不斷推廣，產(chǎn)品化裝填車的需求日益迫切。本項(xiàng)目著眼小直徑固體火箭水平裝填任務(wù)，以通用化、系列化、模塊化原則開展固體火箭通用水平裝填車的研制工作，旨在實(shí)現(xiàn)固體火箭的通用裝填。

一、工作與實(shí)踐

固體火箭通用水平裝填車可有效簡化總裝廠、靶場技術(shù)區(qū)設(shè)備數(shù)量。此外針對跟研、預(yù)先研究、演示驗(yàn)證等型號(hào)，可有效縮短試驗(yàn)條件配套周期，減少人力資源投入，提高型號(hào)的研制效率。同時(shí)針對演示驗(yàn)證后續(xù)立項(xiàng)型號(hào)，可為該型號(hào)水平裝填車的研制提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，釋放技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，降低人力投入，提高研制效率。

1.工作策劃

（1）策劃及人員安排

固體火箭通用水平裝填車研制源于通用新產(chǎn)品項(xiàng)目研制，團(tuán)隊(duì)成員包括各類專業(yè)人員。著眼小直徑固體火箭水平裝填任務(wù)，以通用化、系列化、模塊化原則開展固體火箭通用水平裝填車的研制工作，旨在實(shí)現(xiàn)小直徑固體火箭的通用裝填。

工作策劃如下：一是完成型號(hào)裝填需求調(diào)研、通用型裝填車方案論證；二是完成電控、供配電及電驅(qū)系統(tǒng)任務(wù)書編寫和方案設(shè)計(jì)；三是完成技術(shù)設(shè)計(jì)，完成剛性鏈選型及單機(jī)性能驗(yàn)證試驗(yàn)；四是完成分系統(tǒng)設(shè)備制備、齊套；五是完成通用型水平裝填車的總裝，空載調(diào)試；六是完成不同型號(hào)固體火箭、發(fā)射筒、水平裝填車匹配裝填試驗(yàn)，驗(yàn)證通用裝填性能。

（2）通用方法及設(shè)計(jì)原則

固體火箭通用水平裝填車以彈、筒、裝填車接口解耦為設(shè)計(jì)思想，便于適應(yīng)不同火箭的通用兼容，以裝填載荷和裝填行程最大包絡(luò)、發(fā)射筒通過性最小包絡(luò)、火箭和發(fā)射筒支撐形式互換、軟件兼容等為設(shè)計(jì)原則，伸縮裝置、筒、彈相互獨(dú)立，靈活布局，可實(shí)現(xiàn)前、后裝填模式轉(zhuǎn)換，最大程度提高部組件的通用化水平。同時(shí)，創(chuàng)新性提出純電驅(qū)動(dòng)、剛性鏈傳動(dòng)的伸縮裝置，為水平裝填車用于貯運(yùn)一體智慧陣地的升級(jí)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.實(shí)施內(nèi)容

（1）基本型確立

水平裝填車用于將火箭或箭體水平裝填進(jìn)入發(fā)射筒和退出發(fā)射筒。目前，應(yīng)用于各型號(hào)的水平裝填車按驅(qū)動(dòng)形式主要可分為液壓驅(qū)動(dòng)水平裝填車和電機(jī)驅(qū)動(dòng)水平裝填車，按照結(jié)構(gòu)形式主要可分為半圓框式水平裝填車和托座式水平裝填車。

隨著未來火箭冷發(fā)射的廣泛應(yīng)用，火箭形態(tài)趨于多樣化，隨之帶來的問題是傳統(tǒng)頭部推進(jìn)裝填模式無法滿足構(gòu)型多樣式的裝填要求，裝填車執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能穿過發(fā)射筒連接火箭尾部，裝填時(shí)將火箭拉進(jìn)發(fā)射筒，退彈時(shí)將火箭推出發(fā)射筒。

本項(xiàng)目根據(jù)未來固體火箭水平裝填需求，創(chuàng)新性提出基于剛性鏈驅(qū)動(dòng)的水平裝填車，明確以“托座式電動(dòng)水平裝填車”作為產(chǎn)品化裝填車的基本構(gòu)型，確定固體火箭支撐調(diào)整裝置、發(fā)射筒支撐調(diào)整裝置、伸縮裝置三模塊自由組合成型模式。采用總體指標(biāo)包絡(luò)、局部模塊切換的產(chǎn)品化思路。完成通用水平裝填車的研制，可滿足目前固體火箭的裝填任務(wù)需求，此外預(yù)留了新型號(hào)的兼容接口進(jìn)行拓展，真正實(shí)現(xiàn)了航天系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品的通用兼容。

（2）方案設(shè)計(jì)

通用型水平裝填系統(tǒng)主要由伸縮裝置、火箭支撐調(diào)整裝置、發(fā)射筒支撐調(diào)整裝置等組成，三者通過定位和導(dǎo)軌止口實(shí)現(xiàn)裝填車的對中定位。其中，伸縮裝置由伸縮臂、伸縮臂支撐架車、供配電系統(tǒng)、電控系統(tǒng)組成。通過伸縮裝置伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)剛性鏈帶動(dòng)伸縮臂連接火箭完成固體火箭的裝填和退彈操作，同時(shí)利用力傳感器和伺服電機(jī)電流實(shí)現(xiàn)裝填載荷的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過編碼器實(shí)現(xiàn)裝填行程的實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)記錄儀對不同型號(hào)裝填的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，便于后期的數(shù)據(jù)處理、故障分析及產(chǎn)品迭代優(yōu)化。

根據(jù)通用水平裝填車兼容原則，通過對部分零組件的安裝位置調(diào)整、定制件的增減、軟件狀態(tài)切換適應(yīng)多型固體火箭的不同裝填需求。通用裝填車部組件構(gòu)成按完全通用件、部分通用件和定制件三類進(jìn)行分類規(guī)劃，通過提高完全通用件和部分通用件比例，提高產(chǎn)品通用型、互換性水平。

（3）效果檢查

通用水平裝填車先后開展了B 型、F 型、G 型、H 型等4 型產(chǎn)品的水平裝填和退出工作，試驗(yàn)過程運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品順利裝填入筒，裝填車測量、自主選擇產(chǎn)品類型等功能驗(yàn)證。針對無實(shí)物狀態(tài)，開展了模擬樣機(jī)兼容匹配試驗(yàn)，利用三維虛擬樣機(jī)完成相關(guān)產(chǎn)品和筒體建模，通過三維模裝匹配試驗(yàn)驗(yàn)證兼容設(shè)計(jì)可行性。經(jīng)過模裝匹配和實(shí)物裝填試驗(yàn)驗(yàn)證，通用裝填車具備兼容多種多領(lǐng)域、多規(guī)格、多邊界的產(chǎn)品裝填需求，真正意義上實(shí)現(xiàn)了“一車多彈（箭）”的裝填和退出任務(wù)。

（4）通用創(chuàng)新方法

固體火箭通用水平裝填車研制實(shí)現(xiàn)了完全通用件、部分通用件和定制件三類部組件的占比分布，并通過不同顏色噴涂加以區(qū)分，提高了現(xiàn)場的操作性。

此外針對不同固體火箭裝填需求進(jìn)行控制系統(tǒng)兼容設(shè)計(jì)，利用激光位移傳感器、微動(dòng)開關(guān)等實(shí)現(xiàn)彈型的自主識(shí)別，有效避免了裝填程序選型錯(cuò)誤的現(xiàn)象，大幅提高了裝填安全性，同時(shí)提升了裝填車的自動(dòng)化、智能化水平。

二、實(shí)踐效果

本項(xiàng)目開展至今，依次完成方案論證、裝填車統(tǒng)型分析、兼容原則設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)圖紙下廠、實(shí)物齊套，并通過了伸縮臂空載伸臂、空載收臂、滿載伸收、空載調(diào)試、裝填退彈等試驗(yàn)考核，具備執(zhí)行各型固體火箭裝填任務(wù)條件。固體火箭通用水平裝填車的成功研制，實(shí)現(xiàn)了小直徑固體火箭的裝填兼容，預(yù)留了未來新型號(hào)拓展和貯運(yùn)一體智慧陣地升級(jí)發(fā)展的空間。

1.經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目的成功研制滿足了多領(lǐng)域、多規(guī)格、多邊界的產(chǎn)品裝填需求，真正意義上實(shí)現(xiàn)了“一車多彈（箭）”的裝填和退出任務(wù)。目前已實(shí)現(xiàn)多種不同領(lǐng)域、不同規(guī)格固體火箭的裝填兼容，大幅降低了裝填設(shè)備的研制周期和人力投入，有效降低了裝填設(shè)備的生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2.社會(huì)效益

本項(xiàng)目的成功研制可有效提高總裝廠及部隊(duì)用戶裝填設(shè)備的訂購數(shù)量，降低一線操作人員的使用難度，在實(shí)戰(zhàn)化上具有較好的社會(huì)效益。

3.標(biāo)準(zhǔn)化效益

本項(xiàng)目的成功研制提出了基于剛性鏈+伸縮臂驅(qū)動(dòng)水平裝填裝置設(shè)計(jì)方法，該款裝填車已成為研究所產(chǎn)品化貨架產(chǎn)品，截至目前已為兩款新研型號(hào)快速提供了裝填方案和產(chǎn)品保障，并已將設(shè)計(jì)流程進(jìn)行固化，初步形成了裝填設(shè)備新標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)型號(hào)裝填車研制提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)?！?/p>