基于檢測技術的航天制造發展策略研究

胡經民 茍遠飛 王 東 甄曉改

（首都航天機械有限公司，北京 100076）

1 技術背景

隨著航天事業的不斷發展，航天技術已經逐漸成為武器裝備技術中的重要分支。它肩負了導彈和衛星等先進設備的研發、制造等重要任務[1]。因此，航天技術的發展對于國家的國防安全和經濟發展起到了至關重要的作用。由于航天技術的特殊性，它具有區別于其他技術的4種特征。第一，系統性。航天技術涵蓋多個領域、學科及專業，只有將多種技術有機結合，才能構成完整的航天技術體系[2]。第二，尖端性。無論是導彈裝備還是空間探索，都需要一系列相關領域高精尖的技術作為基本支撐。第三，高投入高風險。航天系統體系繁雜，研發與制造的周期長，需要投入大量的人力、物力，且涉及到對未知空間、領域的探索，因此具有較高的風險。第四，軍民兩用性。航天的相關設備涵蓋軍用和民用兩部分。大部分的航天技術既可應用于武器研制等軍事領域，又可用于生產民用產品。相關技術的軍民融合有助于擴大其經濟價值[3]。

在所有航天技術中，航天制造技術是制約航天設備發展的重要因素，直接關系到相關設備產品的制造成本和武器裝備的性能。一定程度上來說，航天制造技術的好壞已經成為衡量一個國家綜合國力的重要依據與標志。2020年部分國家發射航天器數量及類型分布如表1所示。

由表1可以看出，隨著我國航天事業的迅猛發展，航天技術已經位于世界前列，但與美國相比依然存在一定差距。因此，對于航天技術及航天制造技術的研究具有非常重要的研究價值與意義。本文將從我國航天制造檢測的現狀出發，分析當前相關技術面臨的一些問題。

表1 2020年發射航天器數量及類型分布

2 航天制造檢測現狀和問題

因為航天技術和航天制造技術較為復雜，所以在相關設備研發和制造過程中，檢測技術尤為重要。檢測體系的完善與否將直接影響產品的質量、穩定性和可靠性等。目前，在不同的航天制造設備中已具備多種特有的檢測技術，如空間位姿檢測技術、大推力檢測技術以及高低溫檢測技術等。這些先進的檢測技術不僅為大量原本不可檢和檢不準的問題提供了解決方案，而且為航天設備的穩定性能提供了科學依據，減少了由于故障導致的慘重經濟損失和政治影響。隨著國內航天技術的發展與創新，人們對檢測技術的要求也逐漸提高。

2.1 航天制造檢測現狀

航天制造作為我國先進制造業的重要組成部分，目前已具有較為完善的檢測管理體系。航天科技集團計量檢測管理及計量測試管理體系，如圖1所示。由圖1可知，相關的計量檢測機構已經基本涵蓋了集團內部所有的部門及廠所[4]。雖然我國在航天制造方面已經具備較為完善的檢測體系與架構，但是依然面臨一些亟待解決的問題。

圖1 航天科技集團計量檢測管理及計量測試體系

2.2 航天制造檢測存在的問題

隨著我國航天技術和航天制造水平的不斷發展，現有的檢測技術已呈現出一定的滯后現象。導致這種問題的主要原因可概括如下。

2.2.1 檢測體系不夠完善

雖然在航天檢測方面我國具備較為完善的體系以及一系列的研究基礎，但是對于航天設備的設計、研發以及制造等關于質量的重要參數認知依然不夠完善，從而導致無法利用相應的檢測手段準確判斷與修正設備中存在的問題[5]。

2.2.2 檢測技術沒有得到應有的重視

在航天設備制造的過程種，檢測技術的作用往往很容易被忽略。特別是在我國航天事業發展初期，部分科研院所及相關科研人員關注問題的重點僅在于解決航天設備的有無，對檢測技術的認知不夠充分，沒有充分建立航天制造的質量與檢測技術之間的耦合關系，導致在航天設備生產過程中不能充分掌握很多產品和零部件涉及的檢測參數，無法準確、全面地完成應有的檢測任務[6]，從而影響了航天制造的發展。

2.2.3 檢測技術發展滯后

現階段，我國仍然存在較多的以勞動密集型工業為主的航天制造方式。這種方式的自動化檢測水平較低，甚至大多數檢測采用的依然是傳統的計量器具，無法滿足現階段集成化、系統化的制造模式。在很多的制造環節中，這種方式出現了如無法檢測、檢測不完善或檢測不準的問題。

3 航天制造對檢測技術的新需求

隨著航天事業的飛速發展，我國目前已取得了以載人航天工程和空間站為標志的一系列重大成就，向世界展現了我國航天事業的實力。這些成就的背后離不開高質量航天制造技術的支撐。隨著航天技術的不斷深入發展，檢測技術面臨的問題除了提及的問題外，還面臨更多新的需求與挑戰。

3.1 大型化、異形化新結構對幾何量精確測量技術的新需求

因為可重復利用的空間運載器等結構復雜的大型航天設備具有較大的空間曲面外形，所以無論是型號設計還是幾何量測量等，都需從原來的二維尺寸擴展為三維空間。因此，幾何量測量精度要具有更高的技術要求標準。

3.2 產品批產質量保證對產品質量快速測量技術的新需求

目前，由于航天型號產品具有需求量大、精度要求高等特點，采用傳統的人工檢測模式已經無法滿足當前的需求。因此，產品質量快速測量技術需要采用快速、高效的自動化檢測，從而在確保提升檢測效率的同時，提升檢測精度[7]。

3.3 批產質量一致性控制對制造過程監測技術的新需求

制造產品的一致性主要體現于相同產品質量指標的波動性。保證制造產品的一致性對于量產設備的穩定性具有重要作用，因此質量檢測成為了保障產品一致性的重要手段[8]。目前，質量檢測依然受到很大的人為因素影響，很多的檢測指標沒有詳細量化，僅僅通過人為判斷。例如，通過超聲檢測判斷探頭與檢測面之間的耦合度時，依然需要依靠檢測人員憑經驗判斷產品是否合格。因此，需要量化檢測指標，通過自動化的檢測方式完成航天制造的檢驗，從而保證量產設備的一致性和穩定性需求。

3.4 對質量數據信息化采集和處理技術的新需求

近年來，隨著大數據和人工智能的迅速發展，如何有效利用當前已有的大量檢測數據成為相關人員要解決的首要問題[9]。目前，對已有的數據利用不充分和可追溯性差等問題，使得眾多數據資源白白浪費。因此，需要針對該問題有效挖掘可用數據，以充分利用監測數據，從而進一步分析檢測結果，提高航天產品質量。

4 以先進檢測為支撐的航天制造發展策略

為促進航天制造快速發展，需以先進的檢測技術為重要支撐和保證。結合上文的分析與討論，提出如下發展策略。

4.1 建立供需對接機制

針對當前檢測技術無法滿足檢測需求甚至無法對應的問題，提出建立供需對接機制，以保證需求與技術的有效銜接。首先，對于一些通用的檢測需求，應制定明確的分層分類檢測方案，聯合開發人員及檢測人員一起梳理檢測步驟，保證全面、準確地檢測每一步結果。其次，對于一些特定的檢測需求，需要在航天產品制造研發的初期，依據用戶或系統需求同步指定檢測需求大綱。最后，明確開發人員、設計人員以及相應的檢測人員之間各自的任務與職能，使得各個階段都能高效、合理地核驗相應步驟，從而為下一步工作提供保障。

4.2 加強技術創新能力

針對當前航天制造業不斷涌現的各種新的材料及工藝，應加強技術創新，不斷開發或改進與之相匹配的檢測技術，從而實現制造產品的高效檢測。在創新相關技術的過程中，為縮短產品的批量生產周期，應特別注重在線、實時的綜合檢測能力方面的技術創新。同時，對于某些特定產品或工藝的檢測，應根據其特性提出與之符合的專用檢測技術，以保證產品生產的每個環節都有相應的檢測技術。另外，要加強自主創新意識，保證檢測過程的自主性與可控性。

4.3 建立開放融合共享機制

對于當前面臨的諸多問題，應積極響應與落實軍民融合的發展戰略，結合產學研用的發展模式，充分利用研究院所、高校和企業等多方資源，積極促進成果的轉化與落地，從而促進航天制造中檢測技術平穩、快速、高效發展。

5 結語

針對航天制造檢測的現狀和面臨的問題，提出了基于檢測技術的航天制造發展策略。通過分析當前航天制造檢測技術中存在的問題和航天技術發展過程中檢測技術面臨的問題，提出并總結了以先進檢測技術為支撐的航天制造發展策略，對提高航天制造設備的一致性和穩定性具有一定的參考價值。