GJB 8984-2017《航天器發動機系列型譜》簡詮

李國強 湛希 徐啟

（1北京跟蹤與通信技術研究所，北京，100094；2軍用標準化研究中心，北京，100028）

新世紀以來，伴隨著信息技術的迅猛發展和世界新軍事變革的蓬勃興起，我國航天事業和航天科技工業也邁入了快速提升的新時期。發展需求不斷增長，科研生產能力不斷提高，航天器研制建設正在實現由 “作坊式”向 “產業化”、由“制作作品”向 “生產產品”轉型。要保證航天器性能與質量，提高通用化、系列化、組合化（“三化”）程度，縮短研制周期，節約經費開支，有針對性地研究編制以航天器產品系列型譜為重點的品種控制類標準，是服務航天產品體系建設、推動航天技術廣泛應用的有效抓手。

航天器發動機是航天器控制系統的重要執行機構，其作用是為航天器的姿態控制和軌道機動等提供需要的力和力矩。其工作方式一般為脈沖工作或穩態工作，脈沖工作主要用于航天器的姿態調整或位置保持等，穩態工作主要用于航天器的軌道機動等。航天器發動機具有如下特點：推力小，軌控發動機的推力在千牛級以下，姿控發動機的推力在百牛到微牛級范圍；工作時間長，姿控發動機的脈沖工作次數多達萬次甚至百萬次，以滿足航天器長壽命的工作要求 （3年到15年），軌控發動機持續工作時間達到萬秒級；響應快，航天器發動機的開關響應時間，一般在100毫秒以下，以滿足航天器精確控制的要求。

GJB 8984－2017《航天器發動機系列型譜》于2017年5月18日發布，并自2017年7月1日正式施行。該標準規定了航天器發動機的推力系列和型譜，適用于航天器發動機的研制和選型，涵蓋的航天器發動機種類包括液體火箭發動機、氣體推力器、電推力器，不包括固體火箭發動機和凝膠推進劑發動機。本文就該標準的主要內容及有關情況作一簡要介紹。

1 標準編制背景

我國從上世紀60年代末開始，陸續研制了多種規格的氣體發動機、單組元發動機、雙組元發動機，各種航天器發動機已經成功通過了上百個航天器的飛行驗證。為了滿足長壽命大航天器平臺、深空探測及微小航天器等的需求，我國正在積極改進雙組元10N發動機、490N發動機，研制電熱肼增強發動機、霍爾發動機、離子發動機、電弧發動機等。經過40多年的不懈努力，國內航天器發動機技術已由最初的原理樣機發展到后來的工程化應用，再到目前的批量生產與應用，各種軌道、各種功能、各種規模的航天器已普遍使用國產航天器發動機產品，形成了種類、規格較為齊全的國產航天器發動機產品大家族。

為避免重復開發，提高新型航天器的研制效率和產品可靠性、縮短新型號航天器產品的研制周期、降低新型號航天器的研制成本，結合國內外航天器發動機技術的發展趨勢，通過分析、對比國內現有航天器發動機產品特點，編制可以覆蓋國內目前以及未來十年左右可預見需求的航天器發動機系列型譜，以滿足國內航天器研制單位的使用，并指導、服務于航天器發動機新產品開發和已有產品完善，是非常必要且具有重要意義的。

編制該標準旨在：為航天器的設計和制造者提供適用的發動機標準系列和品種；促進航天器采用標準系列和品種的發動機，以最大限度地減少類似的非標準品種的使用，提高航天器標準化和系列化水平；對發動機的生產、研制、開發進行控制和計劃管理，以較少的系列和品種滿足航天器的需要，有利于控制品種、增強投資效果、提高產品質量和提供有效的后勤保障。

2 標準編制思路

系列型譜標準是對裝備、設備等產品基本參數、規格、型式等進行統一規劃的一種特定類型的標準，其結構框架的劃分與構建、技術要素的組成與提出都有基本的規律和要求。GJB 8984是在近十年來航天器發動機產品 “三化”、推力量級系列化研究及型譜研究成果的基礎上，總結、清理已有航天器發動機品種，匯總、分析今后十年航天器型號對航天器發動機的使用需求，并參考了國外航天器發動機的技術發展情況，針對不同種類發動機的特點進行推力系列的優化而編制的。

2.1 標準結構框架

GJB 0.1－2001《軍用標準文件編制工作導則第1部分：軍用標準和指導性技術文件規定》的附錄C中 “C.1軍用產品系列和軍用產品系列型譜標準”，給出了系列型譜標準一般應包括的4項要素：①同類產品系列劃分的主要參數、形式、尺寸及基本結構；②產品的系列或型譜；③產品的基本型號；④基本型系列和派生產品的關系。以此為依據，充分考慮航天器發動機的特點，確定該標準的主要結構為：范圍、引用文件、術語和定義、分類和代號、發動機推力系列和型譜，并以附錄形式給出國內主力航天器發動機型譜簡表。

2.2 納入型譜準則

根據航天器發動機研發應用情況以及標準的編制目的，確定納入系列型譜準則：①性能指標適用于多種應用場合，結構、安裝方式和功能不重復的品種；②設計已定型，材料和工藝已得到驗證，并有適合的質量控制措施，經系統測試和地面驗證，可用于飛行并已生產的產品；③航天器使用和發展所需要的、正在研制和待開發的品種。

3 標準主要內容

3.1 術語和定義

該章規定了標準中必要的、具有特定含義且在GJB 3387－1998《火箭發動機術語》及其它相關標準中均未曾定義的術語及其定義。

航天器發動機作為界定標準化對象、確定標準內容范疇的基礎和前提性術語，被定義為 “為航天器姿態控制、軌道控制、推進劑沉底提供力矩和力的發動機。包括衛星、飛船、空間探測器等的姿態控制發動機和軌道控制發動機以及運載火箭上面級或者末級、武器系統上面級或者末級姿態控制發動機、軌道控制發動機和推進劑沉底發動機。習慣上將航天器發動機中的姿態控制發動機或推力較小的發動機稱為推力器”。

單組元液體火箭發動機、氣體推力器、冷氣推力器、液化氣推力器、熱氣推力器、電推力器、霍爾推力器、離子推力器、電弧加熱推力器、場發射靜電推力器、電熱肼增強推力器是航天器發動機分類及型譜中涉及的重要術語。標準參考GJB 421A－1997《衛星術語》和 《國防科技名詞大典·航天》對其進行了定義；液體火箭發動機、雙組元液體火箭發動機、變推力發動機等重要術語，均已在GJB 3387－1998《火箭發動機術語》中有了明確而一致的定義，GJB 8984進行了直接引用。

3.2 分類

該標準規定的型譜按航天器發動機的工作原理進行了分類，見表1。

圖1 航天器發動機代號構成

3.3 代號

為區分不同類別的航天器發動機并便于標示，該標準給出航天器發動機代號的設置方法（見表2），代號構成如圖1所示。

具體規則：用產品漢語拼音縮寫表示產品分類代字；以發動機的額定真空推力為主參數，以牛頓為單位，用兩位有效數字的科學計數法表示，主參數中：第一、二位表示科學記數法底數的兩位有效數字，并約定省略兩位有效數字之間的小數點；第三位為大寫漢語拼音字母 “Z”或“F”，當指數為正數或零時，為 “Z”，當指數為負數時，為 “F”；第四位為指數的絕對值。以特征碼1區分推進劑種類，對變推力發動機或高室壓雙組元液體火箭發動機，增加特征碼2，其中高室壓、變推力發動機用大寫字母 “A”表示，其它變推力發動機用大寫字母 “B”表示，其它高室壓雙組元液體火箭發動機，用大寫字母“G”表示。

當產品基本型和產品附加型均相同時，增加阿拉伯數字表征的產品區分號，對不同構型或功能的發動機予以區分；從發動機第一次改進開始，依次用大寫英文字母 （D、I、O、X、Z除外）表征改進號。

如：FYS10Z1表示額定真空推力為10N的雙組元液體發動機的基本型， “FYS”表示雙組元液體火箭發動機， “10”表示額定真空推力為10N，因為是10N的基本型，所以指數為正數1，用 “Z1”表示；FYS10Z1-YG表示額定真空推力為10N、推進劑為氣氧/煤油的高室壓雙組元液體發動機；FYS10Z1-YG-1表示額定真空推力為10N、推進劑為氣氧/煤油、區分號為1的高室壓雙組元液體發動機；FYS10Z1-YG-1A表示額定真空推力為10N、推進劑為氣氧/煤油、區分號為1、進行第一次改進設計的高室壓雙組元液體發動機。

3.4 推力系列

該標準在廣泛調研國內外航天器發動機相關資料、了解國內外航天器發動機研制狀況、多次征求并吸收國內相關用戶和總體研制單位需求意見的基礎上，以滿足未來10年航天器任務發展需求為目標，參考了GB 321－2005《優先數和優先數系》R80系列、GB/T 19763－2005《優先數和優先數系的應用指南》及GB/T 19764－2005《優先數和優先數系化整值系列的選用指南》，并兼顧發動機在一定范圍內推力可調的特性，明確了航天器發動機的推力系列。標準將各類航天器發動機在額定真空推力范圍內 （0.005N～10000N）按40個推力量級、根據實際研制和未來發展需要作了確定，電推力器有8個推力量級、氣體推力器有12個推力量級、單組元液體火箭發動機有19個推力量級、雙組元液體火箭發動機有28個推力量級。

3.5 型譜及型譜簡表

標準第5章 “要求”中以表格形式規定了各類航天器發動機的系列型譜，主要內容包括基本型和主要性能參數。其中基本型給出了各類航天器所包含基本型的產品代號，主要性能參數包括各類型發動機的額定真空推力、真空比沖、累計開關次數和累計工作時間；氣體推力器系列型譜主要性能參數包括為額定真空推力和真空比沖。

對于重要但不便于在標準正文展開的內容，分別編寫了資料性附錄，包括國內部分單組元液體火箭發動機型譜簡表、常規室壓雙組元液體火箭發動機型譜簡表、高室壓雙組元液體火箭發動機型譜簡表、氣體推力器型譜簡表、電推力器型譜簡表。主要內容包括：代號、推進劑、主要性能參數、重量、最大功耗、研制狀態等。

4 標準實施

在航天器發動機研制方面，應在該標準指導下，開展落實產品 “三化”相關工作，并在此基礎上進一步建立和完善發動機產品規范。

在航天器設計方面，應優先從該標準系列型譜中選擇發動機品種。初選發動機品種后，檢查相應產品規范以核實該產品是否適用于預定的應用場合。選擇在研品種時，核實研制進展情況。選擇待開發品種時，通過新產品研制合同提出研制要求。

如在該標準系列型譜中未選到能滿足適用性能要求的品種，可選用或提出系列型譜中未列入的品種，并向主編單位提出標準修訂建議。

我國已經形成了各種軌道、各種功能、各種規模的種類、規格較為齊全的國產航天器發動機產品。GJB 8984是在航天器發動機產品“三化”、推力量級系列化研究及型譜研究成果的基礎上，匯總已有航天器發動機品種，編制的可以滿足國內未來十年可預見需求的航天器發動機系列型譜。該標準發布之前我國尚未有《航天器發動機系列型譜》及類似標準，該標準的制定對于補充和完善相關領域標準體系具有重要意義，對于推動航天器發動機 “三化”建設將發揮重要作用。后續，有關部門和單位應重視抓好該標準的宣貫推廣和實施監督工作，并密切跟蹤標準的實際應用情況，積極收集各方反饋的意見與建議，為標準后續的修訂完善夯實基礎。

［1］王莉，蔣家榮，袁耀章，等.GJB 3387－1998.火箭發動機術語 ［S］.

［2］李小芳，林慶國，任海，等.GJB 8984－2017.航天器發動機系列型譜 ［S］.

［3］程旭輝.GJB 0《軍用標準文件編制工作導則》實施指南.國防工業出版社.2007.01.