運載火箭總裝氣密試驗多余物控制方法解析

范文杰 屈明杰

摘 ? 要：多余物控制是提升運載火箭產品質量的重要方法，本文簡析了氣密試驗特征與多余物控制存在問題，圍繞實行總裝氣密試驗全過程控制、靈活運用多余物自動檢測方法、提高多余物控制管理力度三個層面，探討了運載火箭總裝氣密試驗中多余物的具體控制方法，以期為運載火箭總裝氣密試驗精細化控制與航天產品質量控制提供參考。

關鍵詞：運載火箭 ?氣密試驗 ?多余物控制

中圖分類號：V55 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0002-02

運載火箭總裝氣密試驗是檢測總裝階段導管和閥門等產品密封性、功能性、裝配質量的重要手段，應嚴格基于QJ2850A-2011《航天產品多余物預防與控制》要求厘清多余物控制的過程、方法與分類標準，加強對氣密試驗過程中多余物檢查與排除方法的深入分析，實現對多余物的有效控制，降低航天事故發生幾率。

1 ?運載火箭氣密試驗特征與多余物控制問題分析

1.1 氣密試驗特征

1.1.1 操作流程繁瑣

運載火箭箭體龐大、結構復雜，箭上各系統的氣密指標、測試功能存在差異。例如由我國自主研發的某型號火箭，其中一個部段包含5個氣密階段，各階段均有10項氣密要求，各項氣密要求含有約30項操作步驟，凸顯出氣密流程的繁瑣性特征。

1.1.2 地面設備操作復雜

在氣密試驗過程中涉及到自動化操作設備與手動設備的交替使用，例如在某型號火箭某部段的1個氣密階段中，共需使用55塊壓力表與58只手動開關，增加了實際操作的復雜性，對于操作人員技能水平提出了較高的要求[1]。

1.1.3 試驗周期較長

通常氣密試驗需貫穿在運載火箭總裝的全過程中，部分涉及到重復測量的氣密試驗增加了地面設備的使用頻次，導致箭上產品、地面設備需多次連接、斷開，在此過程中增加了多余物產生的幾率。

1.2 多余物控制存在問題

1.2.1 控制對象覆蓋范圍廣

多余物控制對象涉及到人員、設備、氣源、方法、環境等方面，需將控制措施滲透到氣密試驗的各個環節與方面，任一方面的缺失均有可能引發多余物問題。

1.2.2 多余物檢查手段匱乏

受運載火箭管路系統產品總裝結構的影響，當前普遍采用目視法進行多余物檢查，檢查手段單一、檢查范圍受限，同時主要依賴去除法排除裸露在產品外表面的多余物，針對隱蔽空間中多余物的排除方法仍有待完善。

1.2.3 多余物類型不可控

在總裝氣密試驗的部分環節中，難以確定相應控制對象可能產生多余物的具體類型，并且缺乏與之對應的多余物檢查與排除方法，導致多余物控制仍存在空白環節。

2 ?運載火箭總裝氣密試驗中多余物的具體控制方法探討

2.1 實行總裝氣密試驗全過程控制

2.1.1 試驗前控制

在總裝氣密試驗前，需落實常規管理檢查工作，包括檢查操作人員是否穿戴專用工作服，禁止在現場攜帶首飾等私人物品;檢查工具和設備外觀是否完好，保障設備在有效期內使用，并在使用前完善使用數量、時間、試驗類型等具體清單的登記檢查工作;采用溫濕度計針對試驗現場溫濕度進行檢查與記錄，完成現場環境、工具臺、地面管路及設備的清潔工作;采用塵埃粒子器針對現場塵埃粒子進行檢測;采用露點儀針對氣源質量的露點、雜質含量進行檢查等。

2.1.2 試驗中控制

在氣密試驗過程中，需在連接氣源管路與地面管路前做好管路的放氣處理，采用吹除法針對地面管路、箭上管路進行低壓吹氣清潔;基于過濾法選取專用過濾器針對地面管路、箭上產品連接環節進行過濾處理;嚴格依托安裝工藝文件要求開展氣密試驗，并且在配置、盛裝檢漏溶劑時需遠離產品。

2.1.3 試驗后控制

在氣密試驗后，需做好放氣速率控制工作，擦干附著在產品表面的冷凝水;針對部分貯箱類產品進行氣密性測試后，需采用置換法完成氣體置換，同時充低壓保護，避免外部空氣進入到產品中;針對地面設備、各管路、箭上產品的開口部位應進行逐一檢查，做好開口部位的封堵工作，防止多余物進入[2]。

2.2 靈活運用多余物自動檢測方法

2.2.1 微粒碰撞噪聲檢測法

采用該檢測方法需將受試件固定在振動臺傳感器上，以電壓的形式將傳感器捕捉到的多余物在機械沖擊與振動下在受試件內部滑動、撞擊產生的聲音輸出，操作人員通過觀察揚聲器、示波器上傳達出的聲音及信號波形即可實現對多余物的檢測判斷，完成多余物的自動檢測。

2.2.2 基于小波變換的X射線圖像邊緣檢測法

采用該方法實現對多余物空間位置的測定，由控制系統對機械系統發出指令，調整X射線源、物體、成像系統間的位置關系，獲取多角度圖像，并基于小波變換理論利用視差計算出多余物的三維位置尺寸，可獲取到較為精確的測量值[3]。

2.2.3 整合X射線與顆粒碰撞噪聲檢測法

采用該方法實現對可動多余物的檢查，利用X射線完成對被測產品的照相，完成器件內部多余物位置的檢測與標定，隨后開展PIND實驗，待多余物位置變換后再次照相。將兩次照相結果進行對比，用于判斷多余物是否可動，并通過觀察X射線圖像判斷多余物所處位置、外形與體積等信息。

2.3 提高多余物控制管理力度

倘若在總裝氣密試驗過程中發現有產品存在多余物，應采用拍攝照片與文字記錄相結合的方式進行多余物位置的記錄，將取出的多余物進行妥善保存，查明多余物產生的原因，并提供解決措施;做好質量問題的歸零工作，必要時可組織舉一反三工作，并針對發現多余物的產品進行隔離處理。同時，需將預防與控制評審工作貫穿到氣密總裝試驗過程中，嚴格審查在產品試驗過程中是否落實多余物防控措施以及針對發現多余物問題的處理情況，完善產品質量保障;針對在多余物處理過程中采取的技術或管理措施，需基于有效性指標組織開展評審工作，并且確保將多余物控制結論囊括在出廠產品質量復查報告中。此外，還需落實好各級人員對多余物預防與控制工作的培訓，保障其能夠嚴格執行制度規定、實行規范化操作，掌握最新的多余物檢查與排除方法，并且做好總裝與測試交接過程中的多余物控制管理，保障產品順利出廠、提升產品質量。

3 ?結語

總體來看，在運載火箭總裝氣密試驗中的多余物防控工作對于運載火箭裝配質量具有重要影響，對此還需圍繞試驗前、試驗中、試驗后三個階段建立全過程控制機制，靈活運用自動檢測方法與人工排除手段，配合管理措施與技術手段提升多余物防控水平，以便創設優質裝配環境，提升運載火箭總裝質量。

參考文獻

[1] 宋戈，丁振曉，周琰，等.淺談氫氧火箭發動機液流試驗用水技術指標和質量控制[J].標準科學，2017（4）：82-85.

[2] 陳智勇，沈宏.航天產品多余物預防和質量控制[J].設備監理，2019（2）：11-13.

[3] 郜雷陣，燕會臻，王國濤，等.基于PIND多余物檢測設備的脈沖提取方法設計[J].電器與能效管理技術，2019（10）：21-26.