火工品產(chǎn)品化研究與實(shí)踐

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 唐科 王帥 趙崇斌 孫璟 侯金瑛

火工品產(chǎn)品化研究與實(shí)踐

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 唐科 王帥 趙崇斌 孫璟 侯金瑛

對(duì)航天火工品產(chǎn)品化的方法進(jìn)行研究和實(shí)踐，形成火工品壓縮和優(yōu)化方法，建立產(chǎn)品貨架，通過(guò)對(duì)火工品產(chǎn)品化的實(shí)踐將實(shí)現(xiàn)火工品由型號(hào)研制模式到型號(hào)選用模式的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的統(tǒng)一訂貨、統(tǒng)一驗(yàn)收目標(biāo)，降低成本，提升質(zhì)量。

火工品作為箭上關(guān)鍵單機(jī)產(chǎn)品，是不可檢測(cè)的一次性使用器件，在使用中任何故障或失效都可能導(dǎo)致飛行任務(wù)失敗的災(zāi)難性后果。箭上火工品分布在航天運(yùn)載器的各分系統(tǒng)中，產(chǎn)品功能關(guān)鍵、數(shù)量眾多，廣泛應(yīng)用于航天運(yùn)載器的發(fā)射裝置點(diǎn)火、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、級(jí)間分離、有效載荷分離、機(jī)構(gòu)釋放、活門(mén)打開(kāi)、電池激活、電纜切割、發(fā)動(dòng)機(jī)安全自毀等，要求產(chǎn)品安全、可靠。近年來(lái)，火工品集中爆發(fā)出了某些質(zhì)量問(wèn)題，造成總體大型試驗(yàn)甚至飛行試驗(yàn)的嚴(yán)重失利。

針對(duì)火工品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，這些火工品都是針對(duì)各型號(hào)自身特點(diǎn)單獨(dú)研制、選用、生產(chǎn)和驗(yàn)收的火工品，形成了“一個(gè)型號(hào)一個(gè)狀態(tài)”、“一個(gè)型號(hào)一支隊(duì)伍”的項(xiàng)目研發(fā)模式，但這種研發(fā)模式造成了航天火工品的品種規(guī)格多、“新研”產(chǎn)品多、驗(yàn)收要求不統(tǒng)一、投產(chǎn)批量小的“航天定制”局面。

因此，亟待對(duì)目前火工品產(chǎn)品體系進(jìn)行梳理、整合、優(yōu)選和壓縮，形成相對(duì)合理優(yōu)化的產(chǎn)品貨架，并規(guī)范驗(yàn)收要求，實(shí)現(xiàn)航天火工品從定制模式到選用模式的轉(zhuǎn)變，提升可靠性、降低成本并提升產(chǎn)品綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

一、產(chǎn)品化工作與實(shí)踐

1.總體思路

按照產(chǎn)品化“總結(jié)過(guò)去、支撐現(xiàn)在、引領(lǐng)未來(lái)”的型譜建設(shè)原則，全面梳理各型號(hào)電火工品特點(diǎn)和使用情況，將技術(shù)成熟、工藝穩(wěn)定、使用率高、可靠性高的產(chǎn)品作為貨架式產(chǎn)品的原型產(chǎn)品，并將原型產(chǎn)品結(jié)合可預(yù)期的使用需求進(jìn)行通用性改造，以全面覆蓋當(dāng)前和后續(xù)型號(hào)可預(yù)期的應(yīng)用要求，形成基本型產(chǎn)品作為貨架式產(chǎn)品，指引航天火工品產(chǎn)品化發(fā)展的技術(shù)路線。

2.產(chǎn)品化實(shí)踐原則

針對(duì)電火工品進(jìn)行產(chǎn)品化實(shí)踐工作，按照“三化”原則、貨架式產(chǎn)品優(yōu)選原則、產(chǎn)品升級(jí)改進(jìn)原則、統(tǒng)一原則，對(duì)電火工品原型產(chǎn)品進(jìn)行接口的通用化改造，使其適應(yīng)通用化和模塊化的要求。

“三化”原則：貨架式產(chǎn)品以及產(chǎn)品內(nèi)部零組件應(yīng)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(tǒng)的“最大需求”，電火工品可以通過(guò)組合化的形式，滿足不同下級(jí)產(chǎn)品的使用需求。

貨架式產(chǎn)品優(yōu)選原則：優(yōu)先選用成熟度高、通用性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、使用頻率高的電火工品作為貨架式產(chǎn)品，其品種、規(guī)格覆蓋現(xiàn)有型號(hào)，并考慮未來(lái)型號(hào)發(fā)展，優(yōu)選后的貨架式產(chǎn)品應(yīng)是功能不可替代的。

產(chǎn)品升級(jí)改進(jìn)原則：總結(jié)現(xiàn)有產(chǎn)品存在的薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合使用情況對(duì)優(yōu)選的電火工品進(jìn)行基本型產(chǎn)品改造，并針對(duì)接口連接形式進(jìn)行基本型電連接器研制。基本型產(chǎn)品升級(jí)改進(jìn)應(yīng)充分繼承原產(chǎn)品可用的成熟零、部、組件，以規(guī)避或降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

統(tǒng)一原則：通過(guò)產(chǎn)品化實(shí)踐形成的電火工品貨架目錄選用產(chǎn)品，應(yīng)滿足統(tǒng)一的技術(shù)指標(biāo)體系和統(tǒng)一的驗(yàn)收試驗(yàn)條件，按產(chǎn)品(而不是按型號(hào))統(tǒng)一訂貨、組批驗(yàn)收。

3.產(chǎn)品化實(shí)踐過(guò)程

根據(jù)火工品的傳爆序列特點(diǎn)，一般是電火工品接受控制系統(tǒng)的電信號(hào)以后，直接引爆傳爆組件或者終端火工裝置，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。這個(gè)傳爆序列內(nèi)部各個(gè)連接接口五花八門(mén)，作為控制系統(tǒng)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(chǎn)品基本功能相近，但原理各異。電火工品與下級(jí)火工品的連接螺紋有M10、M12、M14、M16等不同規(guī)格，這就造成了同樣的產(chǎn)品本體下，因接口不同，形成了多種多樣的“新”產(chǎn)品。因此，亟待對(duì)火工品內(nèi)部的接口進(jìn)行統(tǒng)一和優(yōu)化，規(guī)范機(jī)械連接接口和點(diǎn)火形式，減少產(chǎn)品數(shù)量。

針對(duì)電火工品電連接形式多樣的問(wèn)題，結(jié)合型號(hào)使用特點(diǎn)，提出了“小型化的、盲操作、適應(yīng)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(chǔ)上，針對(duì)電火工品針間距的特點(diǎn)，開(kāi)展了基本型連接器研制。該電連接插頭端與控制電纜網(wǎng)連接，插座端和相應(yīng)的密封結(jié)構(gòu)集成在電火工品上，保證了產(chǎn)品的小型化和使用的便捷性。通過(guò)規(guī)范輸出端裝藥類型和裝藥量，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)量大大降低。同時(shí)，通過(guò)不同的顏色標(biāo)識(shí)，來(lái)區(qū)分電起爆器、電點(diǎn)火器等不同產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)防差錯(cuò)設(shè)計(jì)。

表1 電火工品產(chǎn)品化結(jié)果

此外，研制了類似與電爆分系統(tǒng)的發(fā)火元件的標(biāo)準(zhǔn)電發(fā)火管，以形成組合化設(shè)計(jì)產(chǎn)品。該產(chǎn)品可通過(guò)組合化形式，用在延期點(diǎn)火器、點(diǎn)火藥盒等下級(jí)火工品上，實(shí)現(xiàn)發(fā)火元件的產(chǎn)品化。

基本型連接器和電火工品需要通過(guò)統(tǒng)一的環(huán)境試驗(yàn)考核。通過(guò)考核后，具備統(tǒng)一環(huán)境條件和統(tǒng)一驗(yàn)收的基礎(chǔ)。同一批產(chǎn)品驗(yàn)收后，能夠交付不同型號(hào)使用，最大程度上節(jié)約資源，控制成本，實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一驗(yàn)收、統(tǒng)一交付”的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化去型號(hào)化管理的目標(biāo)。

4.產(chǎn)品化結(jié)果

根據(jù)電火工品的產(chǎn)品化實(shí)踐，電火工品種類大大減少，產(chǎn)品化成果見(jiàn)表1。用戶在進(jìn)行分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，從貨架上選擇電火工品進(jìn)行使用，實(shí)現(xiàn)了貨架火工品的產(chǎn)品化應(yīng)用。

二、實(shí)踐效果

通過(guò)產(chǎn)品化實(shí)踐工作，電火工品實(shí)現(xiàn)了82.8%的產(chǎn)品化壓縮目標(biāo)。針對(duì)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(dǎo)爆索、聚能切割索等，均開(kāi)展了產(chǎn)品化實(shí)踐工作，壓縮了超3/5的火工品，實(shí)現(xiàn)了64.8%的產(chǎn)品化率，并形成了研究所火工裝置選用目錄標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)型號(hào)分離設(shè)計(jì)選用。

以北京宇航系統(tǒng)工程研究所為基礎(chǔ)的自頂向下產(chǎn)品化活動(dòng)，正在向中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院其它單位延伸，以實(shí)現(xiàn)建設(shè)全院火工品貨架的目標(biāo)。結(jié)合型號(hào)研制工作，貨架式火工品已經(jīng)應(yīng)用到“兩型”型號(hào)上。同時(shí)，部分貨架式產(chǎn)品還在持續(xù)更新，為后續(xù)新研型號(hào)選用和成熟型號(hào)產(chǎn)品升級(jí)換代奠定了基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)航天火工品產(chǎn)品化的研究與實(shí)踐，從總體源頭進(jìn)行產(chǎn)品化是總體和單機(jī)設(shè)計(jì)師隊(duì)伍集體智慧的結(jié)晶。通過(guò)統(tǒng)一接口的關(guān)鍵手段，實(shí)現(xiàn)了自頂向下的火工品壓縮和優(yōu)化工作，超過(guò)3/5的火工品得到壓縮，產(chǎn)品化率高達(dá)64.8%。通過(guò)產(chǎn)品化工作，努力將火工品從型號(hào)研制模式到型號(hào)選用模式轉(zhuǎn)變。只有產(chǎn)品化工作不斷完善、貨架式產(chǎn)品不斷完善，才能更好的規(guī)范火工品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和選用，降低重復(fù)勞動(dòng)，突破生產(chǎn)瓶頸，釋放人力、生產(chǎn)和試驗(yàn)資源，降低成本，提高質(zhì)量和可靠性，不斷的推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。