火工品產品化通用驗證試驗方法探討

◎北京宇航系統工程研究所 趙崇斌等

火工品產品化通用驗證試驗方法探討

◎北京宇航系統工程研究所 趙崇斌等*

火工品作為型號關鍵單機產品,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。火工品質量問題頻發的根本原因,很大一部分是由于其配套種類和數量急劇增加造成的。隨著型號火工裝置與分離技術的發展,火工品的種類越來越多、規格也急劇增加,針對火工品設計和生產的瓶頸問題進行分析,發現這些火工品都是針對各型號自身特點單獨研制、選用、生產和驗收的,形成了“一個型號一個狀態”、“一個型號一支隊伍”的項目研發模式,造成了航天火工品的品種規格多、“新研”產品多、驗收要求不統一、投產批量小的“航天定制”局面。

經過多年的實踐,北京宇航系統工程研究所的火工品產品化已完成品種規格壓縮,形成貨架式產品,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,是實現火工品產品化應用的前提。

1．產品種類壓縮

火工品產品化采用“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最大需求為目標,壓縮火工品種類,優化產品接口。對六大類199種火工品進行壓縮和優化,形成70種成熟度較高、接口匹配性良好的優選產品。

2．通用驗收要求

以往火工品驗收都是依據任務書的要求進行,而任務書中的各個環境條件都是按照型號自身經歷的環境條件進行編制的,造成各個型號驗收環境條件不統一。因此,統一環境條件能夠從源頭控制試驗數量,同一批產品驗收后能夠交付不同型號使用,最大程度上節約資源、控制成本,實現“統一驗收、統一交付”的目標。同時,統一環境條件也實現了產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,著手制定統一的環境條件標準,將各型號的力學環境條件和自然環境條件進行包絡,并結合火工品自身研制特點的需要,參考相關行業要求,發布了火工品系統研制、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

產品化火工品應具有統一的技術指標體系,統一的驗收試驗條件,按產品統一訂貨、組批驗收,從而節省資源和提高效率,保證產品質量。為了使型號能夠直接使用產品化火工品,產品化火工品的鑒定和驗收試驗條件需要覆蓋絕大多數型號的環境要求。

產品化火工品通用驗證試驗不僅需要考核產品自身對于通用環境條件的適應性,同時需要考核產品以及組成火工品系統的接口匹配性和接口互換性。通過通用驗證試驗考核后,產品化火工品能夠按照統一環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

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

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

三、實施方案

1．通用驗證試驗產品種類

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

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

1×4路非電傳爆系統由1發起爆器、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發不同的輸出接頭組成；終端火工品包括4發不同的隔板點火器、2種不同的Y型火箭接頭。

1×8路非電傳爆系統由1發起爆器、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路非電傳爆系統由1發起爆器、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發爆炸螺栓。

1×16路非電傳爆系統由1發起爆器和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發輸出接頭組成。

3種分離螺母裝置試驗系統是由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行。

表1 試驗項目、順序及分組情況

四、實踐效果及后續思路

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

針對火工品產品化的后續思路,研究所有如下3個方面的思考：一是產品化火工品按照通用環境要求驗收,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品化隊伍和型號項目隊伍共同研究。二是對于后續新出現的不能包絡的環境條件,也需要對通用環境要求進行完善。三是產品化火工品完成驗證后,需要航天系統員工轉變研發思路,主動迎接變革。

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

*其他作者：王帥、唐科、孫璟、盧紅立、呂鋼、宋濤