產品貨架建設的探索與實踐

◎航天材料及工藝研究所 吳陽 張華婷 趙建設 郝衛 姚捷

當前，航天材料及工藝研究所具有科研生產一體化的單位性質，既承擔航天材料及工藝專業技術研究，又是重要的型號產品配套單位，產品涉及金屬、橡膠、塑料、膠粘劑、涂層等多個領域，對型號研制生產起著重要的技術支撐和配套保障作用。

按照中國運載火箭技術研究院產品體系建設工作的總體思路，研究所積極思考自身在研究院整體產品體系框架下的合理占位，客觀分析自身產品特點，從專業優勢和實際任務出發，挖掘自身在推進產品體系建設工作中的切入點和著力點，確定了通用密封件和通用材料兩個產品體系的建設重點。

一、對象選取

O 形橡膠密封圈作為各型號應用最廣泛的密封產品，以往通常以型號使用要求為牽引進行定制研發，這種模式因各型號產品工況、結構的差異性，形成了密封圈產品種類繁多、規格各異的現狀，導致產品通用性差，設計選用難，研制成本高，生產效率低，與型號快速研制、批生產的形勢不相適宜。

涂層產品應用于可靠性要求較高的航天產品及零部件，尤其在防熱、環境防護、雷達吸波等方面起到了關鍵作用。

結構復合材料使用的預浸料是制備高性能復合材料的重要中間體，可結合用戶要求的結構形式進行鋪層或纏繞成型組裝，這種模塊化設計的特點可在簡單化組裝的同時能產生更高的產品可變性和裝配靈活性，從而節省了開發時間，既可滿足不同的客戶偏好，還可降低成本。

上述3 類產品在型號中廣泛應用，具有較高的通用性，有必要開展產品體系建設規劃及產品型譜規劃，構建通用產品貨架，形成供型號選用的系列化貨架產品，從而縮短研制周期，提高效率。

二、產品貨架構建的依據及原則

產品貨架建設的主要目的是便于型號選用，既要考慮當前現狀，又要兼顧未來發展。因此，產品貨架的構建應主要從以下三個方面著手確定結構。

1．產品現狀梳理

目前，O 形橡膠密封圈共有上千種圖號，涉及橡膠密封材料13 種，包括氟橡膠、羧基亞硝基氟橡膠、氟醚橡膠等共計86個牌號。研究所以內徑和截面直徑2 個參數對各種密封圈進行了梳理分析，其中在截面直徑的規格中，1.3mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm、2.65mm、3.0mm、3.55mm、5.0mm、5.3mm 等為最常用的尺寸規格。

防隔熱涂層按防護要求可分為燒蝕防熱、輕質隔熱；環境防護涂層主要為三防漆、四防漆，按樹脂基體類型分為單組分、雙組分和三組分。

預浸料方面，以樹脂體系為主線建立了預浸料產品體系，包含低溫環氧606、中溫環氧602、中溫介電環氧608、中溫阻燃環氧610 等。

2．型號選用需求

材料特性和規格尺寸是O 形橡膠密封圈的主要特征，分別對應了密封的應用環境和密封槽的尺寸規格。密封應用環境的主要參數一般包括使用溫度范圍、橡膠材料壓縮回彈性、工作壓力、動靜密封、耐介質要求及貯存期等，這些參數只取決于膠料本體的性能。因此，在膠料本體的特性描述中應包括相應的性能和試驗數據，以形成膠料的密封環境包絡。O 形橡膠密封圈尺寸的基本特征參數包括截面直徑和內徑，基于對產品現狀的梳理結果，參考航天標準《O 形橡膠密封圈的設計要求》，對O 形橡膠密封圈的規格進行分類，壓縮規格種類，提高通用性。在此基礎上，重新修訂O 形橡膠密封圈的命名規則，體現膠料、規格、特殊要求等，便于型號選用。

功能涂料在特定條件下顯示熱、光、電、磁、機械、屏蔽等方面一種以上的特殊功能，以此來滿足特殊使用要求。功能涂料主要是以樹脂為成膜物，加入具有燒蝕、隔熱、阻燃、增強、防靜電、耐候、耐高溫、電磁屏蔽等功能的填料和適量稀釋劑研磨分散而成。其中，防熱涂料根據適用溫度的不同能夠進行跨度設置（400～1200℃），同時結合熱擴散率、樹脂類型等性能進行優化合并；環境防護涂料能夠依托涂料及樹脂體系的發展進行跨度設置，可根據“三防”性能、防靜電性能、電磁屏蔽性能和顏色的不同實現產品的系列化。

結構復合材料使用的預浸料可依據不同的樹脂與纖維體系及其對應的使用溫區、性能參數進行模塊劃分，如環氧樹脂體系預浸料、雙馬樹脂體系預浸料、氰酸脂樹脂體系預浸料等，在體系內以產品特征參數和功能為區分點細化產品結構，如中溫韌性環氧、中溫介電環氧、中溫阻燃環氧等。

3．產品發展需求

O 形橡膠密封圈的發展主要圍繞型號需求，兼顧專業發展。由于O 形橡膠密封圈的結構簡單，其發展主要依靠橡膠材料的發展。一方面通過研制新型橡膠密封材料和密封產品來滿足型號特殊需求，另一方面對現有的航天橡膠密封產品進行產品化和通用化研究工作。

針對進口橡膠開展國產化工作，實現老舊膠料的升級換代，建立和完善產品標準體系，形成集原材料技術條件、O 形橡膠密封圈設計、驗收標準、工藝規范為主的內部標準以及集應用環境設計選用說明書、材料特性說明書、O 形橡膠密封圈裝配使用說明書、包裝、保管、使用說明書為主的外部標準。

防隔熱涂層的發展方向，一是向高可靠性發展，在保證抗沖刷耐燒蝕性能的基礎上，進一步提高至1200℃及更高溫度短時燃氣沖刷環境下防熱涂層的強度、韌性、粘接性能、燒蝕透氣性，使涂層具有更低的燒蝕率、燒蝕維形及復用性能。二是向長時高效防熱發展，進一步降低涂層的熱擴散率、熱導率、密度，提高涂層在長時飛行環境下的防熱效果，兼顧輕質要求。

現有環氧樹脂預浸料體系結構有待進一步優化完善和補充，低溫環氧需建立適合“低溫預固化高溫后處理”工藝的新型低成本樹脂體系及其預浸料，中溫環氧樹脂需研究基體增韌技術，高溫環氧樹脂急需突破高韌性基體制備技術，解決與高強中模型碳纖維的匹配技術，建立耐高溫高韌性的基本型。

三、形成貨架產品

從研究所自身產品特點出發，按照產品篩選→產品提升→產品固化的流程完成進入貨架工作。

1．貨架產品選取原則

按照研究院產品體系建設工作總體要求，成熟度在3 級以上（含3 級）的通用產品進入產品貨架。在這一基本原則下，研究所結合產品特點確定了貨架產品選取的原則：產品具有通用價值；產品研制較為充分，質量穩定成熟度在3 級以上（含3 級）；為當前推薦選用產品；產品系列設置清晰合理，適用范圍體現系列化特點；產品種類盡量壓縮，避免“統計”產品過多重疊與交叉。

2．再設計、再分析、再驗證

對擬進入貨架的產品重新梳理研制歷程，對前期研制的技術輸入上升為通用產品的技術需求，同時對產品現有的性能數據、試驗結果等進行再分析、再認識，重點對技術指標的實現情況、性能的穩定性以及測試的覆蓋性等進行確認。對需要補充實驗、測試項目的產品，組織開展補充研究工作，在此基礎上對照《中國運載火箭技術研究院單機產品成熟度定級規定》，組織產品隊伍進行成熟度定級評審，成熟度達到3 級以上（含3 級）的產品進入貨架產品。

3．貨架產品技術狀態固化

作為通用貨架產品，產品的技術標準體系至關重要，既是表征產品特性、規范產品生產、控制產品質量的主要依據，也是型號選用的重要參考資料，是產品核心軟實力的體現。研究所圍繞產品設計、生產、試驗、使用等全壽命周期，確定了各類產品的技術標準體系框架，固化產品技術狀態，作為現有產品進入貨架和后續新產品開發的必要條件。研究所產品技術標準體系如圖1所示。

四、推廣應用

圖1 產品技術標準體系

圖2 通用產品貨架建設工作流程

產品貨架建設工作是對研制單位前期研究成果的系統梳理和凝煉提升，是一個重要的知識積累過程，是后續產品開發、研制的重要基礎，其工作成果不僅體現在對研制單位的認知提高，更體現在對產品市場和客戶的認知提高。研究所通用產品貨架建設工作流程如圖2 所示。

航天材料及工藝研究所從產品化的角度啟動了典型產品的貨架構建工作，探索貨架產品管理模式，以提高產品質量，提升制造能力，滿足型號任務需求，并最終適應市場化運行機制，目前產品化探索實踐工作已取得了初步成果。▲