某運載火箭出廠測試中火工品電連接器操作風險分析與優化

張琳卿，王秀芝，安立輝

（天津航天長征火箭制造有限公司，天津 300462）

出廠測試已經成為箭體出場、靶場臨發射前的一個重要環節。事實上，出廠測試流程的優化不僅可以提高效率而且還能減少重復性的操作，降低低層次質量問題的發生，而另一方面流程優化不當也會給出廠測試操作過程帶來極大的風險。

運載火箭出廠測試，是在火箭各個大部段對接、儀器管路總裝后進行的、對火箭整體進行的全面、綜合的測試，參試系統主要包括控制系統、測量系統、動力系統和總控網系統等[1]。測試的主要目的有以下四點：驗證箭上地面各設備軟硬件狀態的正確性；箭上地面設備接口是否協調匹配；驗證各系統測試流程、地面數據處理程序、各系統判據及使用文件的正確性；以及對火箭與載荷接口進行等效測試[2]。在出廠測試過程中，按項目進行的先后順序，一般包括地面設備調試展開、箭體接收檢查、導通絕緣檢查、控制測量動力系統的分系統測試、系統間匹配測試和各系統均參加的總檢查測試[3]。

整個測試過程參試單位多、時間緊湊、計劃性極強，每日需要按計劃精準實施。為了保質保量完成出廠測試的任務，確保型號節點，有必要進行風險因素梳理和風析。測試過程的風險點主要有人員、設備、材料、方法、環境五大方面，其中“人”的因素為重點，也是最不易把控的因素，如何防范人員誤操作非常必要。

出廠測試中的人員操作主要有幾大類：電連接器操作、氣液連接器操作、地面管路連接與配氣、加電等設備操作、使用通用儀表測量相關參數[4-5]。其中電連接器的操作有如下特點：

第一，操作次數多，一發箭測完電連接器的插拔操作次數合計可達數百甚至上千次。

第二，操作失誤不易發現，例如：插接前插針略有歪斜的情況人眼觀察極其不易發現，然后進行插接，從而致使插針被壓彎，損壞了電連接器。另外，有的電連接器插頭插座代號相近、外觀相似或相同、處于相近位置，這類電連接器極易產生誤操作，使電路連錯。

第三，電連接器操作，尤其是插接操作的一次操作合格率相對較低，需要經驗豐富且考核合格的人員進行。

第四，誤操作后果嚴重。電連接器操作錯誤直接影響電路連接的正確性，威脅系統安全，可能直接導致測試數據異常、加電后燒毀儀器電纜，延誤測試周期。

第五，艙內電連接器操作涉及臨艙出艙，風險等級更大。人員極易磕碰到附近的儀器管路，之前XX-XX 火箭就有出現過人員進艙后壓彎附近電池支架，導致昂貴的電池支架報廢的典型質量問題。優化電連接器的操作，減少重復步驟，減少進艙可以大幅度減少人員操作風險，從而提高出廠測試質量。

因此，如何有效合理地進行流程優化對于我國日后在發射場實現快速發射具有極其重要的意義，下面就某型運載火箭控制系統出廠測試流程中的問題進行梳理和流程優化。

1 現階段火工品電纜網插頭難操作

火工品電纜網共包含38 個插頭，改進前出廠測試期間共進行3 次操作：第一次是全箭接收檢查，要檢查插頭狀態并做多媒體記錄，第二次和第三次是火工品回路阻值測試狀態準備，要連接一次短路插頭后斷開，再連接一次短路插頭后再斷開和并做多媒體記錄，要重復地進艙、攀爬共計3 次。表1 列舉了難操作的火工品插頭位置和難操作原因。

表1 難操作的火工品末端插頭

2 電阻盒上火工品輸出端電連接器狀態變換頻繁

由于某型運載火箭出廠測試的所有測試項目狀態都要求與靶場相同，所以全箭電阻盒上的火工品輸出端狀態更換次數特別多。全箭電阻盒上的火工品輸出端共計14 個插頭（座），測試期間狀態改變5 次，總操作次數為126 次。每個部段的電阻盒均位于箱間段，芯一級和芯二級電阻盒操作都要進艙，每進一次艙就增加一次風險。

在艙內操作時，人員處于密閉的有限空間，可能會產生踩踏儀器、管路，或觸碰脆弱易損壞的箭體結構（如電池支架、傳感器等）。電連接器操作也存在誤操作風險：如將插針插歪、尾罩或螺帽損壞、電連接器卡滯等。若能有效降低電連接器操作次數，減少進艙電連接器操作，就能大大減少這種操作風險，避免在產品即將出廠時出現質量問題，如果排故，可能引起出廠測試周期不足，從而影響產品出廠。

3 優化方案及難點

優化方案：一是更改火工品插頭的接收時間，將接收和火工品回路阻值測試狀態準備合并，少一次火工品插頭操作；二是更改電阻盒上火工品輸出端插頭的測試技術狀態：在接收檢查后，就將火工品輸出端連接，直到分系統測試狀態準備時再斷開，減少了兩次箭上狀態變化。

技術難點：統計并梳理全箭187 個電連接器在各個測試項目的插接狀態，研究控制系統電路原理圖，理解每個測試項目的測試點、測試中動作的電連接器接口連接或斷開的意圖。對比靶場測試流程和技術狀態，分析可否更改出廠測試時全箭靜態阻值測試、火工品回路阻值測試及其他控制系統測試項目中火工品輸出端的狀態：第一，考慮靶場起豎后就安裝了火工品，所以在接收檢查時就必須在火工品輸出端安裝分支短路插頭，讓火工品電路處于安全的短路狀態，而出廠測試期間箭體不使用真火工品，所以分支短路插頭在試裝后就斷開，直至撤收都不連接也并不影響箭體和出廠測試的安全性；第二，Y1、Y2 全箭靜態阻值測試項目中，由于火工品末端本身就為斷開狀態，不連接分支短路插頭也不影響該項目電路的導通或絕緣性能。因此，電阻盒火工品輸出端在接收檢查、全箭靜態阻值測試時就可以為連接插頭座，不必斷開。這樣就得出了優化后的流程方案：接收時試裝紅色短路插頭然后斷開，接收工序后火工品輸出端一直保持連接，直到分系統測試時再換狀態。這樣減少了火工品回路阻值測試前后的兩個換狀態的工序見圖1。

圖1 優化前后進艙和電連接器操作次數對比

4 優化成果

4.1 技術指標

優化測試流程后，火工品末端短路插頭的接收檢查更改為火工品回路阻值測試之前，從質量上，由于該項目在測量分系統和控制分系統測試前，保證了在全箭測量系統、控制系統加電前完成接收檢查；從操作上，減少了助推器尾段操作共計4 次，電連接器檢查和拍攝多媒體總計38 次。

優化測試流程后，電阻盒部分在接收檢查后，就將火工品輸出端連接，直到分系統測試狀態準備時再斷開。減少了兩次箭上狀態變化，包含工具耗材準備、進艙前準備及進艙、操作電連接器、多媒體記錄、狀態變化三檢、多媒體記錄確認等工步，減少的工作量是非常可觀的。對優化前后進艙次數和電連接器操作次數進行了統計，優化后減少12 次進艙、42 次電連接器操作。綜上，優化后測試流程減少電連接器操作共80 次，減少進艙共16 次。

4.2 節約成本

首先是減少了對火工品末端短路插頭的檢查，合計節省接收時長2 小時；其次是減少了火工品回路阻值測試前后的狀態轉換及撤收時的電連接器動作次數，合計節省共5 小時；最后是降低了經濟成本。控制系統箭上操作人員共9 人，進艙動作時每個艙口需看艙人員一名，共7 個操作艙口，每發箭降低了經濟成本2766.4 元。

5 結論

流程優化后成果應用于某型號運載火箭系列箭出廠測試控制系統測試，優化出廠測試操作項目后，有效降低電連接器操作次數80 次，減少進艙操作16 次，優化合理，降低了人員進艙、頻繁操作電連接器風險，降低了經濟成本，提高了出廠測試效率。本文就此問題進行了流程優化從方法論層面保證了出廠測試操作質量控制方法的科學性、完備性與有效性，大大避免了重復繁瑣的出廠測試操作所帶來的差錯，對提高航天新一代運載火箭的測試合格率具有重要的現實意義。