試驗質量問題分析研究

尹夢薇，淡麗艷，田曉娟，田振宇

（中國航天科技集團公司第四研究院四O一所，陜西 西安 710025）

發動機靜強度試驗是用試驗的方法觀察和研究固發結構或構件在靜載荷作用下的強度、剛度、穩定性以及應力、變形分布情況，它是驗證結構形式的合理性和結構靜力分析正確性的重要手段，為研制新型號固發累積設計資料，對改進結構設計、減小結構質量、提高發動機可靠性等方面均有重要參考意義。

發動機靜強度試驗是發動機在研發階段的一項重要考核項，強度試驗過程中出現的質量安全問題將直接影響到發動機的研制進度，重大的質量問題更有可能導致發動機的損壞，造成嚴重的經濟損失，因此，針對試驗過程中暴露出的不足開展質量安全問題分析研究刻不容緩。主要通過對發動機強度試驗過程中已出現的質量安全問題進行收集、整理、匯總和分析，聯系實際、查找不足、落實整改，同時，舉一反三，深化細化質量管理工作，強化技術風險識別與控制，杜絕重大質量問題和事故發生，確保試驗任務全面完成。

1 試驗質量安全問題

1.1 某發動機殼體外氣密試驗質量問題

某發動機殼體外氣密試驗結束后，拆卸試驗件殼體前、后裙與前后堵蓋的連接螺栓時，試驗件殼體前裙有一個螺栓孔中的鋼絲螺套被帶出群段面2 mm。

1.2 試驗工裝連接螺栓失效問題

某型號發動機殼體進行殼體外載荷極限考核試驗，在正式試驗過程中當剪力載荷加載至與最大載荷相差1.53 kN時（最大載荷105.53 kN，故障時刻載荷104 kN，載荷加載至2.4級），試驗工裝出現異響，某象限方向的拉桿出現斷裂現象，此載荷量級剛剛達到殼體的理論設計值，還沒有加載到試驗大綱中要求的最大系數3，本次試驗因拉桿斷裂未能按照試驗大綱加載后續載荷。

1.3 某型號發動機試驗傳感器漏裝問題

某型號發動機殼體進行正式載荷試驗前，發動機殼體設計人員核實試驗狀態時發現，殼體上安裝的應變傳感器數量與試驗大綱上要求的應變傳感器數量不符，少安裝了32個測點，共64路，因不滿足試驗技術狀態要求，當天未能按計劃進行正式試驗。

2 問題分析

2.1 某發動機殼體外氣密試驗質量問題

分析發現關于螺栓的安裝方式在輸入文件中提到了“分解前、后裙框，注意避免將螺孔內鋼絲螺套帶出螺孔，比如出現被帶出螺孔現象”，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，未充分識別出螺栓力矩的工藝要求對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）進行對連接螺栓測量檢查。

2.2 試驗工裝連接螺栓失效問題

試驗后，組織設計人員對此工裝進行復核復算（拉桿材料30CrMnSI1，破壞強度σm=1080 MP1），重新計算安全系數之后發現，安全系數設計滿足試驗載荷任務要求，理論載荷不應該發生拉桿強度破壞，但安全系數設計最大為1.496，未達到結構設計要求安全系數2，因為拉桿是多次使用件，所以，要考慮至少應滿足安全系數2，此為工裝設計考慮不全面。按安全系數計算拉桿不應該發生強度破壞，且是新加工的拉桿，但破壞已發生，對拉桿破壞界面進行了分析，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行探傷，鍛造缺陷導致最終拉桿破壞；②加工件要求調質處理，硬度為HRC33～36，而本次使用的拉桿因為直徑過大，調質處理可能無法燒透，導致拉桿強度未達到實際強度，最終拉桿破壞。

2.3 某型號發動機試驗傳感器漏裝問題

對試驗要求進行分析，發現試驗責任人對試驗大綱進行技術狀態分解時，因文字說明中未提應變測點總數量，試驗責任人僅查看應變測點安裝示意圖，將圖中的某測點標注的10×20標記，自行理解為測點安裝尺寸，在向傳感器安裝人員解釋時，將10×20解釋成200 mm間隔的意思，應變傳感器安裝人員按此實施，在試驗時就發生了應變傳感器安裝數量與試驗大綱要求數量不一致的情況。這主要是由于試驗責任人在對試驗大綱中的要求存在疑問時，未及時與發動機設計溝通，直接按照自己的理解進行處理，導致問題發生。

3 整改措施

3.1 某發動機殼體外氣密試驗質量問題

針對鋼絲螺套脫出問題，采取了以下措施：①在產品交接驗收時，首先對產品進行外觀檢查；②對外氣密試驗使用的前、后裙連接螺栓的使用狀態提出檢查要求，要求每次試驗準備階段和試驗結束后，用M14×1.5-6H和M16×1.5-6H通規對所有使用的螺栓進行檢測；③與設計人員一起進行分析確認，對試驗中對外氣密試驗使用的前、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對室負責人、設計、工藝等相關人員進行《航天型號精細化質量管理要求（2009版）》和《宇航型號風險分析和控制要求》（QJ3118-99）《航天產品技術狀態管理》標準宣貫。

3.2 試驗工裝連接螺栓失效問題

針對此次試驗工裝連接螺栓失效問題，采取措施如下：①對重復使用的連接工裝進行安全系數復核復算，改進設計，提高關鍵受力部位的安全系數，明確工裝材料及最大使用載荷，規定通用工裝應按照正在能力形成系列，其安全系數不小于2，專用工裝應按實際承受的最大載荷能力設計，其安全系數不小于2.②試驗工藝文件的細化和落實。完善《發動機聯合加載試驗工藝規程》以及試驗實施細則，加入承力系統強度安全系數示意圖，明確關鍵部位的連接件的要求，技術人員需在準備及裝配過程中檢查確認連接螺栓狀態，工藝過程中保證連接螺栓質量。③組織全室人員針對本次工裝連接失效問題進行風險識別分析，開展人員質量意識教育培訓。

3.3 某型號發動機試驗傳感器漏裝問題

針對此次傳感器漏裝問題，采取措施為：①試驗責任人在進行試驗大綱任務分解，對技術狀態有疑問時，必須與發動機設計人員及時溝通；②在電子版試驗大綱下發后，如果發現沒有寫明某項技術狀態或要求（傳感器數量以及安裝示意圖標注不清等）不明確的情況，則需要在正式試驗大綱中明確；③試驗責任人在試驗準備結束后要對裝配情況、傳感器安裝情況，以及測試、加載的設定情況進行檢查確認；④試驗責任人在正式大綱下發后，要向發動機設計核實試驗要求是否明確，如果不明確，則要向發動機設計人員提出并要求，下發技術更改單。

4 反思

近年來，面對科研任務“高強度、高密度、高風險”的局面，在試驗過程中連續發生質量問題，暴露出我們在質量思想意識、試驗風險識別以及型號產品過程質量管控環節還存在不足，針對這些問題在今后的發動機試驗中嚴把質量管理和質量控制環節，對試驗中存在的潛在風險進行全面、細致的分析，同時，通過召開質量分析會，通報質量問題的方式，提高全員質量意識，讓大家認識到自身崗位對質量問題的重要性，將質量管理落到實處。

4.1 建立質量問題分析例會制度

重點加強面向產品的質量問題分析，自下而上逐級建立質量問題分析例會制度；注重并充分發揮基層班組、車間、研究室等科研生產一線人員的作用；質量問題分析例會要建立在班組、車間、研究室例會的基礎上。

4.2 重點圍繞產品開展質量問題分析

對產品研制、生產和使用過程中發生的所有質量問題要按時清理、拉條掛賬，進行匯總統計，識別問題多發產品；從設計、工藝、設備、器材、軟件、操作和管理等方面，查找產品發生質量問題的原因，進行歸類并深入透徹分析，找出導致問題發生的深層次技術和管理原因，識別薄弱環節，并制訂有針對性的措施，實施改進；選擇典型問題進行剖析，提出警示，要對本部門發生的共性問題、重復性問題進行全面分析，查找出質量體系運行方面的原因，提出改進的措施。

4.3 做好質量問題分析信息的管理

對發生的質量問題認真做好記錄，確保記錄的真實、準確、完整和可追溯，并存檔備查；對本月質量問題進行匯總分析，檢查清理上月質量問題歸零情況，要做到徹底歸零；按年度對產品發生的質量問題進行匯總、分析和比對。

4.4 質量問題快報信息傳遞要求

凡屬質量問題快報范疇的信息實行1 h快報制度，事故發生后質量員將問題名稱、產品設計單位、生產單位、所屬型號、所屬分系統、工作階段、批次、發生時間、發現地點、問題描述以及初步事故原因分析，填寫《航天產品質量信息快報報表》迅速上報；必要時，不合格審理委員會對質量問題快報信息進行評審和處置；在要求的期限內，負責將事故處理情況以質量歸零報告的形式上報質量主管部門。