“長征”七號活動發射平臺快速檢修

賈永濤、范虹、李超、韓瀚 /北京航天發射技術研究所

“長征”七號活動發射平臺是為新一代運載火箭新三垂模式專門研制的大型綜合設備，長26m，寬23m，高10.3m，臍帶塔高71m，重1880t，集成對火箭的垂直總裝、測試、發射區轉場及發射功能，包括機械、液壓、電控、驅動、供配電、空調等子系統。發射平臺自2014 年在文昌基地安裝后完成了8 次發射任務，進入全面中修階段。本次檢修是航天大型裝備首次開展保障發射任務條件下的現場檢修，按照發射平臺檢修方案，需要完成支承臂、轉換裝置、行走裝置大型結構返廠檢修；完成電控系統、驅動系統的軟硬件更新；空調系統可靠性提升改進；新增健康監測系統及液壓、供配電、防雷接地等其他系統共14 個改進新研項目和26 個現場檢修項目，呈現狀態變化多、檢修周期長、系統間相互制約、檢修難度大等特點。按照常規檢修方案，返廠檢修周期為6 個月左右，產品更新研發周期6 個月以上，現場檢修及安裝調試約3 個月。因各系統檢修包含串行關系，不能同時開展檢修，綜合檢修時間為 10 個月，而2021 年文昌發射場還要使用該發射平臺執行4 次載人航天貨運飛船及其他重大發射任務，只能利用每次任務間的1 ～2 個月進行檢修，發射平臺檢修與發射任務存在嚴重時間沖突。另外，檢修帶來的技術狀態變化需一次實施成功，不能給發射任務帶來風險。

2021 年，為推動“高質量、高效率、高效益”發展，中國運載火箭技術研究院提出持續推進創新、高質量發展的要求，面對新一代運載火箭高密度發射帶來的新挑戰，發射平臺檢修項目團隊貫徹中國航天科技集團有限公司及研究院工作精神，從創新和精細上下功夫，詳細研究檢修方案，針對檢修面臨的苛刻條件，創新檢修技術方法、縮減間隙周期和控制技術風險，合理編制檢修計劃并嚴格落實，確保檢修與發射任務雙目標的實現。

一、工作與實踐

針對發射平臺檢修面臨的風險，檢修團隊詳細研究檢修方案，通過在探索技術狀態變化風險控制措施、創新檢修方法、建立分段檢修模式、促進各方聯動等4 個方面創新技術、精細管理，實現對“長征”七號活動發射平臺的快速檢修。

1.探索技術狀態變化風險控制措施，確保一次更改成功

本次檢修項目因產品可靠性提升改進和產品升級換代，需要進行4 個分系統共10 項重要改進、2項新研產品。由于是在發射平臺實物產品基礎上進行改進，改進后還要開展新方案測試，給發射平臺自身帶來測試風險、新接口風險及各種因素導致的計劃延遲對發射任務的風險。為規避此項風險，需要探索新的技術控制措施，降低調試驗證和現場方案可能反復對發射任務的影響。

新技術控制措施借鑒新產品研制思路，針對發射平臺需要開展的控制系統、驅動系統和空調系統改進特點，采取實物仿真或半實物仿真方式，在后方搭建測試平臺對新方案開展技術驗證，完全通過新方案驗證及充分測試后安裝至發射平臺參加分系統和綜合性能調試。為此，空調系統專門搭建空調機組測試工裝系統對新增的壓縮機與風機變頻器及變頻控制方案進行驗證；電控系統和驅動控制系統搭建半仿真測試平臺，模擬實際產品運行環境驗證升級后的硬件及軟件方案。此方法充分借助研制單位已有測試條件優勢——投入小、建設周期短，并避開現場更改的技術風險，實現新產品、新狀態風險可控，改進產品經過出廠測試，現場一次安裝成功滿足發射技術狀態控制及周期要求。

2.創新檢修方法，大幅縮短檢修周期

發射平臺中修周期需要10 個月左右，與2021年計劃執行的“天舟”三號、四號等發射任務存在時間沖突，長周期檢修已明顯不適應高密度發射需求。為此尋找新的大型設備現場檢修方法，打破原有檢修思路迫在眉睫。發射平臺中修包括現場檢修和返廠檢修2 個部分，其中返廠檢修占用周期較長，需要現場拆解、返廠往返運輸、廠內檢修測試及現場安裝調試等，檢修環節多，受生產單位進度影響甚至路途運輸等因素影響大，是占用檢修周期的主要部分，是檢修周期的短板。返廠檢修產品均為現場不能進行的復雜傳動產品或大型結構產品，如轉換裝置、支承臂、行走裝置等。經過設計、生產技術人員對檢修方案的分析，并詳細計算各環節占用時間等因素，細化檢修過程，采取新的現場檢修技術措施，實現部分產品不再返廠、必須返廠的長周期檢修產品采用備件更換，即備件滾動檢修方式縮短檢修周期。例如，支承臂、轉換裝置等復雜傳動結構必須采取返廠檢修方式的，采取備件的滾動檢修模式，按1:1 新生產一套單機產品，運至基地替換舊單機，舊單機返廠檢修作為備件，為下一次檢修做準備；對行走裝置等原采用返廠檢修的結構產品，其返廠拆裝過程復雜、安裝精度影響較大，經檢修技術改進，實現主體結構、滑板及制動器等通過在海南基地創造維修條件實現現場檢修，壓縮了拆裝及運輸時間。另外，由于“長征”七號進入空間站有人值守高密度發射階段，在目前只有一臺發射平臺的條件下，采用滾動備份方式可以節約現場檢修時間，2 套單機可以利用的并行時間充分，為越來越短的檢修間隔創造了條件。

3.建立分段檢修模式，適應發射任務需求

發射平臺中修期間還需要執行4 次“長征”七號及“長征”七號甲等型號發射任務，任務間隔時間只有2 個月到1 個月不等，不能提供完整的檢修時間。為保證檢修期間兼顧發射任務，中修創造性采用分段方法，形成獨立的3 個檢修階段，每段檢修均保證獨立完整的技術狀態以滿足型號發射需求。第1 階段為2021 年6 ～7 月；第2 階段為2021 年9 ～11 月；第3 階段工作在12 月，均在2次發射任務之間。

分段檢修方法分為2 種方案，對檢修工作數量多、可分解的項目采取分批檢修方式，如支承臂、轉換裝置拆卸及安裝分2 次進行，每次更換一部分；對電控、驅動等軟硬件同步改進項目，提供一次完成安裝和調試時間周期，確保設備實現整體運行；對空調系統現場改進施工工藝復雜產品，經過與型號及基地溝通協調，采取性能實現為先、手動控制和自動控制分步實現的方式。其他供配電、液壓系統等均采用相同的指導思想，實現分段檢修逐步達到目標的方式。為控制分段檢修質量，分段檢修結束后均開展設備綜合性能檢測及匹配檢測，邀請型號團隊及基地進行狀態評審把關，確保發射任務順利執行。

分段檢修經過實際執行取得良好效果，其中2021 年2 月啟動至5 月，完成檢修方案制定及檢修產品生產、采購及出廠測試等檢修準備；第1 階段檢修在6 月1 日至7 月31 日進行，8 月6 日完成階段評審；第2 階段檢修在9 月21 日至11 月10 日進行，11 月17 日完成階段評審；第3 階段在12 月26 日至12 月31 日進行，主要完成收尾工作及驗收準備。

經過統計，發射平臺中修項目將常規方案現場10 個月檢修周期實際縮短為現場檢修最長61 天。總周期檢修過程中最長時間項目為空調系統現場安裝調試，檢修周期為43 天；支承臂及轉換裝置返廠檢修改為備份更換，由預期的6 個月縮短為38 天；電控系統、驅動控制系統通過后方平臺測試驗證、現場實現直接安裝調試，電控驅動現場檢修時間縮短了77 天。通過工藝優化，中修時間控制效益明顯，既保證了檢修過程發射任務，又確保總檢修時間不超過計劃預期。檢修流程詳細情況見表1。

表1 中修各系統檢修周期統計表

4.促進各方聯動，落實檢修計劃

為降低發射平臺中修技術和周期風險，除采取多種抗風險措施外，需要有效管理確保各項措施準確實施。中修項目涉及的技術專業多、周期長，根據分段檢修需求，需要2 次以上同時收斂；發射平臺檢修需要基地提供廠房、發射塔等保障，需要兼顧發射任務射后恢復需求，外部影響因素較多，需要嚴格執行和準確落實檢修計劃。

檢修團隊采取4 種措施確保計劃嚴格實施。一是方案階段細化檢修項目，按照“人、機、料、法、環”5環節全面細化檢修方案，將檢修詳細項目、對應的生產件、采購件、消耗品形成詳細統計資料，做好充分檢修準備；二是與型號、航工所、基地技術部、軍代表及發測站等各方聯動，提前將檢修過程制約條件納入檢修計劃，及時提出保障條件，爭取各方支持，變被動為主動，為分段檢修創造條件，同時獲得各方理解支持；三是研究所與外協單位統一到相同目標下，形成有力的檢修團隊，及時宣貫檢修計劃、精心組織及全程跟蹤，使每一個成員單位清晰自己工作所處位置、所需進度，調動團隊積極性和主動性；四是嚴格落實過程控制，主動溝通，提前發現并解決問題。發射平臺中修在細化檢修計劃的基礎上提煉關鍵節點，制定里程碑計劃，每個里程碑都將發射平臺各專業檢修、基地相關設施的工作安排統一到相同節點。里程碑計劃作為每位參與人員心中的階段目標，并主動推進項目和反饋困難，避免將問題后果放大，為克服困難爭取了時間。

發射平臺中修實施過程遇到多重困難，除了原有的技術和周期困難外，還有元器件采購受疫情延期影響、單次小批量生產與短周期交貨的排產困難、海南臺風等惡劣天氣影響、疫情防控人員物流進出困難等。檢修團隊堅持提前預想、主動溝通、積極協調，獲得各方的最大支持，將困難縮減至最小，共同努力落實檢修計劃。經統計，發射平臺中修共設置里程碑節點10 個，所有節點均按期完成。

二、實踐效果

發射平臺中修項目自2021 年1 月完成勘驗到12 月檢修結束，面對技術狀態變化風險、檢修周期與發射任務沖突等風險，通過搭建控制與驅動仿真平臺和空調系統測試平臺進行新狀態風險控制，實現新方案、新狀態現場安裝調試一次成功，連續順利完成發射任務；面對檢修周期長的問題，采取適應發射任務需求的分段檢修方法，并通過備份滾動方式解決現場長周期檢修問題；針對檢修過程貫穿全年，通過制定合理計劃，充足保障措施，相關方積極溝通配合，所有檢修項目均按照里程碑關鍵節點完成，確保了4 次載人航天工程及其他重大發射任務的順利完成。“長征”七號活動發射平臺中修首次實現大型綜合設備現場檢修，創新和實踐了多種快速檢修技術，為同類型檢修工作積累了經驗。

隨著新一代運載火箭高密度發射階段到來，活動發射平臺或其他發射場大型地面設備的使用頻率越來越高，伴隨的中修、大修間隔越來越短，如何既不影響發射計劃，又要完成發射平臺現場大規模檢修，是后續發射設備面臨的問題。本次發射平臺中修探索和實踐了新的檢修技術并取得良好效果，可以在即將到來的發射平臺大修和其他型號發射平臺中修、大修中推廣使用。同時，在此基礎上，結合產品技術特點，應建立產品檢修數據庫，針對具有明顯壽命周期的電子元器件和非金屬件壽命情況，提前準備、快速更新；對復雜機構產品，盡量采取統型設計，提高滾動備份檢修效率；建立健康監測系統，動態掌握產品技術狀態，提高檢修效果。