火工品產品化研究與實踐

◎北京宇航系統工程研究所 唐科 王帥 趙崇斌 孫璟 侯金瑛

火工品產品化研究與實踐

◎北京宇航系統工程研究所 唐科 王帥 趙崇斌 孫璟 侯金瑛

對航天火工品產品化的方法進行研究和實踐，形成火工品壓縮和優化方法，建立產品貨架，通過對火工品產品化的實踐將實現火工品由型號研制模式到型號選用模式的轉變，實現產品的統一訂貨、統一驗收目標，降低成本，提升質量。

火工品作為箭上關鍵單機產品，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。箭上火工品分布在航天運載器的各分系統中，產品功能關鍵、數量眾多，廣泛應用于航天運載器的發射裝置點火、發動機點火、級間分離、有效載荷分離、機構釋放、活門打開、電池激活、電纜切割、發動機安全自毀等，要求產品安全、可靠。近年來，火工品集中爆發出了某些質量問題，造成總體大型試驗甚至飛行試驗的嚴重失利。

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、生產和驗收的火工品，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，但這種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。

因此，亟待對目前火工品產品體系進行梳理、整合、優選和壓縮，形成相對合理優化的產品貨架，并規范驗收要求，實現航天火工品從定制模式到選用模式的轉變，提升可靠性、降低成本并提升產品綜合競爭力。

一、產品化工作與實踐

1.總體思路

按照產品化“總結過去、支撐現在、引領未來”的型譜建設原則，全面梳理各型號電火工品特點和使用情況，將技術成熟、工藝穩定、使用率高、可靠性高的產品作為貨架式產品的原型產品，并將原型產品結合可預期的使用需求進行通用性改造，以全面覆蓋當前和后續型號可預期的應用要求，形成基本型產品作為貨架式產品，指引航天火工品產品化發展的技術路線。

2.產品化實踐原則

針對電火工品進行產品化實踐工作，按照“三化”原則、貨架式產品優選原則、產品升級改進原則、統一原則，對電火工品原型產品進行接口的通用化改造，使其適應通用化和模塊化的要求。

“三化”原則：貨架式產品以及產品內部零組件應符合通用化、系列化、組合化要求，以火工裝置的“最少種類”滿足系統的“最大需求”，電火工品可以通過組合化的形式，滿足不同下級產品的使用需求。

貨架式產品優選原則：優先選用成熟度高、通用性好、環境適應性強、使用頻率高的電火工品作為貨架式產品，其品種、規格覆蓋現有型號，并考慮未來型號發展，優選后的貨架式產品應是功能不可替代的。

產品升級改進原則：總結現有產品存在的薄弱環節，結合使用情況對優選的電火工品進行基本型產品改造，并針對接口連接形式進行基本型電連接器研制。基本型產品升級改進應充分繼承原產品可用的成熟零、部、組件，以規避或降低技術風險。

統一原則：通過產品化實踐形成的電火工品貨架目錄選用產品，應滿足統一的技術指標體系和統一的驗收試驗條件，按產品(而不是按型號)統一訂貨、組批驗收。

3.產品化實踐過程

根據火工品的傳爆序列特點，一般是電火工品接受控制系統的電信號以后，直接引爆傳爆組件或者終端火工裝置，從而實現規定的動作。這個傳爆序列內部各個連接接口五花八門，作為控制系統與電火工品常用的電連接器插頭，主要有Y8C、Y8D、YH11、YQ13、KZ038、Y27A、Y4等系列插頭，這些產品基本功能相近，但原理各異。電火工品與下級火工品的連接螺紋有M10、M12、M14、M16等不同規格，這就造成了同樣的產品本體下，因接口不同，形成了多種多樣的“新”產品。因此，亟待對火工品內部的接口進行統一和優化，規范機械連接接口和點火形式，減少產品數量。

針對電火工品電連接形式多樣的問題，結合型號使用特點，提出了“小型化的、盲操作、適應防雨、防煙霧、防霉菌要求的多功能連接器”研制需求，并在GJB599 I型電連接器基礎上，針對電火工品針間距的特點，開展了基本型連接器研制。該電連接插頭端與控制電纜網連接，插座端和相應的密封結構集成在電火工品上，保證了產品的小型化和使用的便捷性。通過規范輸出端裝藥類型和裝藥量，實現了產品數量大大降低。同時，通過不同的顏色標識，來區分電起爆器、電點火器等不同產品，實現防差錯設計。

表1 電火工品產品化結果

此外，研制了類似與電爆分系統的發火元件的標準電發火管，以形成組合化設計產品。該產品可通過組合化形式，用在延期點火器、點火藥盒等下級火工品上，實現發火元件的產品化。

基本型連接器和電火工品需要通過統一的環境試驗考核。通過考核后，具備統一環境條件和統一驗收的基礎。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，實現了產品化去型號化管理的目標。

4.產品化結果

根據電火工品的產品化實踐，電火工品種類大大減少，產品化成果見表1。用戶在進行分離系統設計時，從貨架上選擇電火工品進行使用，實現了貨架火工品的產品化應用。

二、實踐效果

通過產品化實踐工作，電火工品實現了82.8%的產品化壓縮目標。針對其它火工品，如爆炸螺栓、傳爆組件、非電起爆器、固體小火箭、柔性導爆索、聚能切割索等，均開展了產品化實踐工作，壓縮了超3/5的火工品，實現了64.8%的產品化率，并形成了研究所火工裝置選用目錄標準，指導型號分離設計選用。

以北京宇航系統工程研究所為基礎的自頂向下產品化活動，正在向中國運載火箭技術研究院其它單位延伸，以實現建設全院火工品貨架的目標。結合型號研制工作，貨架式火工品已經應用到“兩型”型號上。同時，部分貨架式產品還在持續更新，為后續新研型號選用和成熟型號產品升級換代奠定了基礎。

通過對航天火工品產品化的研究與實踐，從總體源頭進行產品化是總體和單機設計師隊伍集體智慧的結晶。通過統一接口的關鍵手段，實現了自頂向下的火工品壓縮和優化工作，超過3/5的火工品得到壓縮，產品化率高達64.8%。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、貨架式產品不斷完善，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。