試驗(yàn)質(zhì)量問題分析研究

尹夢(mèng)薇，淡麗艷，田曉娟，田振宇

（中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第四研究院四O一所，陜西 西安 710025）

發(fā)動(dòng)機(jī)靜強(qiáng)度試驗(yàn)是用試驗(yàn)的方法觀察和研究固發(fā)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在靜載荷作用下的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及應(yīng)力、變形分布情況，它是驗(yàn)證結(jié)構(gòu)形式的合理性和結(jié)構(gòu)靜力分析正確性的重要手段，為研制新型號(hào)固發(fā)累積設(shè)計(jì)資料，對(duì)改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量、提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性等方面均有重要參考意義。

發(fā)動(dòng)機(jī)靜強(qiáng)度試驗(yàn)是發(fā)動(dòng)機(jī)在研發(fā)階段的一項(xiàng)重要考核項(xiàng)，強(qiáng)度試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題將直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的研制進(jìn)度，重大的質(zhì)量問題更有可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，針對(duì)試驗(yàn)過程中暴露出的不足開展質(zhì)量安全問題分析研究刻不容緩。主要通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度試驗(yàn)過程中已出現(xiàn)的質(zhì)量安全問題進(jìn)行收集、整理、匯總和分析，聯(lián)系實(shí)際、查找不足、落實(shí)整改，同時(shí)，舉一反三，深化細(xì)化質(zhì)量管理工作，強(qiáng)化技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與控制，杜絕重大質(zhì)量問題和事故發(fā)生，確保試驗(yàn)任務(wù)全面完成。

1 試驗(yàn)質(zhì)量安全問題

1.1 某發(fā)動(dòng)機(jī)殼體外氣密試驗(yàn)質(zhì)量問題

某發(fā)動(dòng)機(jī)殼體外氣密試驗(yàn)結(jié)束后，拆卸試驗(yàn)件殼體前、后裙與前后堵蓋的連接螺栓時(shí)，試驗(yàn)件殼體前裙有一個(gè)螺栓孔中的鋼絲螺套被帶出群段面2 mm。

1.2 試驗(yàn)工裝連接螺栓失效問題

某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體進(jìn)行殼體外載荷極限考核試驗(yàn)，在正式試驗(yàn)過程中當(dāng)剪力載荷加載至與最大載荷相差1.53 kN時(shí)（最大載荷105.53 kN，故障時(shí)刻載荷104 kN，載荷加載至2.4級(jí)），試驗(yàn)工裝出現(xiàn)異響，某象限方向的拉桿出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，此載荷量級(jí)剛剛達(dá)到殼體的理論設(shè)計(jì)值，還沒有加載到試驗(yàn)大綱中要求的最大系數(shù)3，本次試驗(yàn)因拉桿斷裂未能按照試驗(yàn)大綱加載后續(xù)載荷。

1.3 某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)傳感器漏裝問題

某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體進(jìn)行正式載荷試驗(yàn)前，發(fā)動(dòng)機(jī)殼體設(shè)計(jì)人員核實(shí)試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，殼體上安裝的應(yīng)變傳感器數(shù)量與試驗(yàn)大綱上要求的應(yīng)變傳感器數(shù)量不符，少安裝了32個(gè)測(cè)點(diǎn)，共64路，因不滿足試驗(yàn)技術(shù)狀態(tài)要求，當(dāng)天未能按計(jì)劃進(jìn)行正式試驗(yàn)。

2 問題分析

2.1 某發(fā)動(dòng)機(jī)殼體外氣密試驗(yàn)質(zhì)量問題

分析發(fā)現(xiàn)關(guān)于螺栓的安裝方式在輸入文件中提到了“分解前、后裙框，注意避免將螺孔內(nèi)鋼絲螺套帶出螺孔，比如出現(xiàn)被帶出螺孔現(xiàn)象”，但在文中并未明確提出力矩要求。具體原因分析如下：①工藝要求不明確，未充分識(shí)別出螺栓力矩的工藝要求對(duì)鋼絲落套脫出的影響，連接螺栓擰緊力矩沒有明確要求；②螺栓連接前，未使用專用量具（通、止規(guī)）進(jìn)行對(duì)連接螺栓測(cè)量檢查。

2.2 試驗(yàn)工裝連接螺栓失效問題

試驗(yàn)后，組織設(shè)計(jì)人員對(duì)此工裝進(jìn)行復(fù)核復(fù)算（拉桿材料30CrMnSI1，破壞強(qiáng)度σm=1080 MP1），重新計(jì)算安全系數(shù)之后發(fā)現(xiàn)，安全系數(shù)設(shè)計(jì)滿足試驗(yàn)載荷任務(wù)要求，理論載荷不應(yīng)該發(fā)生拉桿強(qiáng)度破壞，但安全系數(shù)設(shè)計(jì)最大為1.496，未達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求安全系數(shù)2，因?yàn)槔瓧U是多次使用件，所以，要考慮至少應(yīng)滿足安全系數(shù)2，此為工裝設(shè)計(jì)考慮不全面。按安全系數(shù)計(jì)算拉桿不應(yīng)該發(fā)生強(qiáng)度破壞，且是新加工的拉桿，但破壞已發(fā)生，對(duì)拉桿破壞界面進(jìn)行了分析，如圖1所示，從破壞截面可看出熱處理存在不均勻情況，從斷裂方向和熱處理的痕跡可看出，斷裂是從熱處理最薄弱的位置開始斷裂的。分析原因可能是：①30CrMnSI1拉桿是鍛造件，鍛造件鍛造過程中有一定的鍛造缺陷，而最終加工完成后不進(jìn)行探傷，鍛造缺陷導(dǎo)致最終拉桿破壞；②加工件要求調(diào)質(zhì)處理，硬度為HRC33～36，而本次使用的拉桿因?yàn)橹睆竭^大，調(diào)質(zhì)處理可能無(wú)法燒透，導(dǎo)致拉桿強(qiáng)度未達(dá)到實(shí)際強(qiáng)度，最終拉桿破壞。

2.3 某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)傳感器漏裝問題

對(duì)試驗(yàn)要求進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)責(zé)任人對(duì)試驗(yàn)大綱進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)分解時(shí)，因文字說明中未提應(yīng)變測(cè)點(diǎn)總數(shù)量，試驗(yàn)責(zé)任人僅查看應(yīng)變測(cè)點(diǎn)安裝示意圖，將圖中的某測(cè)點(diǎn)標(biāo)注的10×20標(biāo)記，自行理解為測(cè)點(diǎn)安裝尺寸，在向傳感器安裝人員解釋時(shí)，將10×20解釋成200 mm間隔的意思，應(yīng)變傳感器安裝人員按此實(shí)施，在試驗(yàn)時(shí)就發(fā)生了應(yīng)變傳感器安裝數(shù)量與試驗(yàn)大綱要求數(shù)量不一致的情況。這主要是由于試驗(yàn)責(zé)任人在對(duì)試驗(yàn)大綱中的要求存在疑問時(shí)，未及時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)溝通，直接按照自己的理解進(jìn)行處理，導(dǎo)致問題發(fā)生。

3 整改措施

3.1 某發(fā)動(dòng)機(jī)殼體外氣密試驗(yàn)質(zhì)量問題

針對(duì)鋼絲螺套脫出問題，采取了以下措施：①在產(chǎn)品交接驗(yàn)收時(shí)，首先對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行外觀檢查；②對(duì)外氣密試驗(yàn)使用的前、后裙連接螺栓的使用狀態(tài)提出檢查要求，要求每次試驗(yàn)準(zhǔn)備階段和試驗(yàn)結(jié)束后，用M14×1.5-6H和M16×1.5-6H通規(guī)對(duì)所有使用的螺栓進(jìn)行檢測(cè)；③與設(shè)計(jì)人員一起進(jìn)行分析確認(rèn)，對(duì)試驗(yàn)中對(duì)外氣密試驗(yàn)使用的前、后裙連接螺栓的擰緊力矩提出要求，擰緊力矩核定為50～55 N·m。④對(duì)室負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)、工藝等相關(guān)人員進(jìn)行《航天型號(hào)精細(xì)化質(zhì)量管理要求（2009版）》和《宇航型號(hào)風(fēng)險(xiǎn)分析和控制要求》（QJ3118-99）《航天產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理》標(biāo)準(zhǔn)宣貫。

3.2 試驗(yàn)工裝連接螺栓失效問題

針對(duì)此次試驗(yàn)工裝連接螺栓失效問題，采取措施如下：①對(duì)重復(fù)使用的連接工裝進(jìn)行安全系數(shù)復(fù)核復(fù)算，改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高關(guān)鍵受力部位的安全系數(shù)，明確工裝材料及最大使用載荷，規(guī)定通用工裝應(yīng)按照正在能力形成系列，其安全系數(shù)不小于2，專用工裝應(yīng)按實(shí)際承受的最大載荷能力設(shè)計(jì)，其安全系數(shù)不小于2.②試驗(yàn)工藝文件的細(xì)化和落實(shí)。完善《發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合加載試驗(yàn)工藝規(guī)程》以及試驗(yàn)實(shí)施細(xì)則，加入承力系統(tǒng)強(qiáng)度安全系數(shù)示意圖，明確關(guān)鍵部位的連接件的要求，技術(shù)人員需在準(zhǔn)備及裝配過程中檢查確認(rèn)連接螺栓狀態(tài)，工藝過程中保證連接螺栓質(zhì)量。③組織全室人員針對(duì)本次工裝連接失效問題進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別分析，開展人員質(zhì)量意識(shí)教育培訓(xùn)。

3.3 某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)傳感器漏裝問題

針對(duì)此次傳感器漏裝問題，采取措施為：①試驗(yàn)責(zé)任人在進(jìn)行試驗(yàn)大綱任務(wù)分解，對(duì)技術(shù)狀態(tài)有疑問時(shí)，必須與發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通；②在電子版試驗(yàn)大綱下發(fā)后，如果發(fā)現(xiàn)沒有寫明某項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)或要求（傳感器數(shù)量以及安裝示意圖標(biāo)注不清等）不明確的情況，則需要在正式試驗(yàn)大綱中明確；③試驗(yàn)責(zé)任人在試驗(yàn)準(zhǔn)備結(jié)束后要對(duì)裝配情況、傳感器安裝情況，以及測(cè)試、加載的設(shè)定情況進(jìn)行檢查確認(rèn)；④試驗(yàn)責(zé)任人在正式大綱下發(fā)后，要向發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)核實(shí)試驗(yàn)要求是否明確，如果不明確，則要向發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員提出并要求，下發(fā)技術(shù)更改單。

4 反思

近年來，面對(duì)科研任務(wù)“高強(qiáng)度、高密度、高風(fēng)險(xiǎn)”的局面，在試驗(yàn)過程中連續(xù)發(fā)生質(zhì)量問題，暴露出我們?cè)谫|(zhì)量思想意識(shí)、試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別以及型號(hào)產(chǎn)品過程質(zhì)量管控環(huán)節(jié)還存在不足，針對(duì)這些問題在今后的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中嚴(yán)把質(zhì)量管理和質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，對(duì)試驗(yàn)中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面、細(xì)致的分析，同時(shí)，通過召開質(zhì)量分析會(huì)，通報(bào)質(zhì)量問題的方式，提高全員質(zhì)量意識(shí)，讓大家認(rèn)識(shí)到自身崗位對(duì)質(zhì)量問題的重要性，將質(zhì)量管理落到實(shí)處。

4.1 建立質(zhì)量問題分析例會(huì)制度

重點(diǎn)加強(qiáng)面向產(chǎn)品的質(zhì)量問題分析，自下而上逐級(jí)建立質(zhì)量問題分析例會(huì)制度；注重并充分發(fā)揮基層班組、車間、研究室等科研生產(chǎn)一線人員的作用；質(zhì)量問題分析例會(huì)要建立在班組、車間、研究室例會(huì)的基礎(chǔ)上。

4.2 重點(diǎn)圍繞產(chǎn)品開展質(zhì)量問題分析

對(duì)產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和使用過程中發(fā)生的所有質(zhì)量問題要按時(shí)清理、拉條掛賬，進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，識(shí)別問題多發(fā)產(chǎn)品；從設(shè)計(jì)、工藝、設(shè)備、器材、軟件、操作和管理等方面，查找產(chǎn)品發(fā)生質(zhì)量問題的原因，進(jìn)行歸類并深入透徹分析，找出導(dǎo)致問題發(fā)生的深層次技術(shù)和管理原因，識(shí)別薄弱環(huán)節(jié)，并制訂有針對(duì)性的措施，實(shí)施改進(jìn)；選擇典型問題進(jìn)行剖析，提出警示，要對(duì)本部門發(fā)生的共性問題、重復(fù)性問題進(jìn)行全面分析，查找出質(zhì)量體系運(yùn)行方面的原因，提出改進(jìn)的措施。

4.3 做好質(zhì)量問題分析信息的管理

對(duì)發(fā)生的質(zhì)量問題認(rèn)真做好記錄，確保記錄的真實(shí)、準(zhǔn)確、完整和可追溯，并存檔備查；對(duì)本月質(zhì)量問題進(jìn)行匯總分析，檢查清理上月質(zhì)量問題歸零情況，要做到徹底歸零；按年度對(duì)產(chǎn)品發(fā)生的質(zhì)量問題進(jìn)行匯總、分析和比對(duì)。

4.4 質(zhì)量問題快報(bào)信息傳遞要求

凡屬質(zhì)量問題快報(bào)范疇的信息實(shí)行1 h快報(bào)制度，事故發(fā)生后質(zhì)量員將問題名稱、產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)單位、所屬型號(hào)、所屬分系統(tǒng)、工作階段、批次、發(fā)生時(shí)間、發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)、問題描述以及初步事故原因分析，填寫《航天產(chǎn)品質(zhì)量信息快報(bào)報(bào)表》迅速上報(bào)；必要時(shí)，不合格審理委員會(huì)對(duì)質(zhì)量問題快報(bào)信息進(jìn)行評(píng)審和處置；在要求的期限內(nèi)，負(fù)責(zé)將事故處理情況以質(zhì)量歸零報(bào)告的形式上報(bào)質(zhì)量主管部門。