对我国运载火箭高密度发射应对措施的几点思考_航天_外空网

ctnmz 发表于 2016-11-22 23:55:08

对我国运载火箭高密度发射应对措施的几点思考

引言　　十二五期间我国长征系列运载火箭共完成90余次发射任务，成功执行载人航天、探月等重大工程任务，将多颗卫星、神舟飞船、探测器等有效载荷送入预定轨道。201 1年和２012年，我国航天发射次数连续两年超过美国，位居世界第二；连续多年保持世界前三位，这标志着我国运载火箭高密度发射已经成为常态，航天的整体实力实现了大幅提升。　　我国运载火箭高密度发射连续成功，其后必定有质量控制、研制模式管理等多方面的经验可以总结。本文从运载火箭总体设计的角度出发，对我国运载火箭在高密度发射过程中一些具体的应对措施进行总结，期望对后续工作提供一些有益的参考。　　一、高密度发射态势　　近些年世界主要航天国家运载火箭发射次数如表1所示。我国长征系列运载火箭高密度发射呈现出如下特点：　　1．年发射频率已经从10余次进入20余次量级，总次数连续两年超过美国，连续三年位居世界第二，可以说自2010年之后，我国运载火箭发射次数已经从世界第二集团迈入第一集团；　　2．长征3A系列火箭在2012年实现单一型号发射次数超过50次，长征2C系列预计在2016年即将实现单一型号发射次数超过50次，这些发射记录充分验证了火箭的可靠性水平，促进了中国运载火箭产业化进程，标志着我国长征系列运载火箭从“产品”向“商品”的转变；　　3．未来几年内，长征系列运载火箭的年发射频率将从20余次提高到30余次，对火箭设计、试验、生产、测试和发射能力均提出了更高的要求；　　4．“十二五”末及之后，我们将面临持续的高密度发射任务， “持续”已经成为后续发射任务的显著特征和关键词。　　二、应对措施及取得的成果　　经历多年的高密度发射，我们逐步形成了应对高密度发射的总体工作思路：以风险控制为核心，以量化控制为手段，着力提高可靠性水平，优化工作流程，提高工作效率，全面满足运载火箭高密度发射需求。　　1．践行风险分析与控制方法　　二八定律(帕累托定律)提出，任何一组东西中，最重要的只占一部分，约20％，其余80％尽管是多数，都是次要的。这提示我们，在运载火箭高密度发射中必须抓住主要矛盾，必须提前识别风险划分为4类，即关键技术风险、设计质量风险、产品质量风险和操作质量风险，并建立了技术风险体系。在高密度发射中，研制部门始终将风险分析与控制作为一种方法，通过风险分析识别型号研制中的薄弱环节，寻找正确的方法对薄弱环节进行控制，确保运载火箭发射持续成功。　　表1近5年世界主要航天国家运载火箭发射次数　　2．加强精细化质量管控能力　　墨菲定律提出，只要存在发生事故的原因，不管其可能性多么小，事故就一定会发生。这提示我们，在高密度发射工作中不能抱有侥幸心理，不能忽略任何一个细节，要把事故消灭在萌芽状态，要坚决落实“量化控制”、“学会把工作做细”的质量工作要求。　　针对运载火箭型号研制中的关键技术、设计质量、产品质量和操作质量4类技术风险，研制部门从综合质量管理、设计过程控制、产品过程控制和试验过程控制4个方面实施具体措施，初步探索形成了精细化、量化的运载火箭总体设计质量管陉体系。　　在运载火箭精细化设计工作中，总体设计部门围绕型号设计文件通过设计说明书、设计模板、设计要素、三级审签要点、设计履历等5个维度的工作进行质量管控，实现设计工作精细、受控。　　在单点识别与控制工作中，按照FMEA(自下而上)、FTA(自上而下)等方式，全面识别型号产品存在的I、II类单点故障模式；以单点为索引，形成涵盖I、II类单点故障模式识别、分析与控制手段，包括数据包、强制检验点、多媒体记录在内的全寿命周期控制措施。　　在技术状态变化分析与控制中，不仅关注硬件产品技术状态变化，同时关注参数类软技术状态变化；不仅关注产品的技术状态变化，同时关注人员的状态变化；不仅关注设计状态变化，同时关注工艺、装配、生产、设备、试验状态等变化。　　在成功数据包络分析中，不仅开展产品从出厂到靶场的纵向包络比对，并且开展不同发次产品间的横向比对，实现两维数据包络分析；随着组批投产和产品化工作推进，产品贮存时间加长，引入时间轴，开展产品的性能参数随时间变化分析，实现两维数据包络分析向三维的转变；由关注单机产品测试数据包络分析向总装、测试总体参数数据包络分析的转变。　　在拧紧力矩量化控制中，采用实测力矩、理论分析和专项试验相结合的方法确定拧紧力矩量化要求；梳理和确认失效将导致I、II类严酷度的部位，对没有明确要求的，制定拧紧力矩专题改进计划；对确实无法进行量化力矩要求的要有分析，要有防松措施和不影响产品质量的明确结论。　　在基于表格化管理的靶场信息管理系统中，对靶场各个环节工作实施表格化确认；基于商业化软件，对靶场工作流程和检查确认进行管理；基于PAD+JI艮务器模式建立靶场信息管理系统，实现我国运载火箭发射场管理的信息现代化。　　　　3．提升可靠性与适应性水平　　发明定律提出，任何人创造的事及方法都可以改进提高。这提示我们，我国运载火箭必须持续改进，不断提高火箭可靠性与适应性水平；这也提示我们，任何经典的诞生都是对极致标准的不懈追求，任何金牌火箭的诞生都是对极致标准的不懈追求。　　近些年我国运载火箭不断进行技术创新，进行电气系统冗余设计，提高系统可靠性；研制新型整流罩，为有效载荷提供更大的空间；突破地月转移轨道、中圆转移轨道、倾斜地球同步转移轨道等多种轨道发射技术，成功完成月球探测任务；成功应用天基测量技术，显著提高运载火箭发射适应性；有效缩短火箭在发射场工作时间，创造了18天内同一工位圆满完成两次发射的纪录。　　4．优化型号产品化管理流程　　《庄子．渔父》提出，同类相从，同声相应，固天之理也。《易．系辞上》：方以类聚，物以群分。这提示我们，世界万物均可以以类划分、以类管理；在运载火箭型号研制工作中要以产品化为抓手，解决型号研制、生产、测试中高密度发射的矛盾。　　在产品化工作中，总体设计部建立总体产品化体系，推进在研、在飞型号两个产品化流程建设，获取产品化管理顶层标准规范，完成了《运载型号产品化型谱规划》，提出测量系统基本型概念，开展测量、增压输送和结构系统共35种单机的成熟度认定。　　针对运载火箭高密度发射，研制部f-j实施生产出厂批次化措施。其中总体提前规划，及时理清状态基线，为火箭批产提供依据；提出了“组批火箭控制”的技术状态基线的设置方法；多发火箭组批生产，使生产线发挥了更大效率，大大节省了多发火箭的总生产周期；同一时期生产的发射日期相近的火箭采用集中进行出厂评审的办法，提高出厂准备工作效率。　　5．提高各专业设计工作效率　　马克思提出，生产工具是生产力的标志；能够制造和使用用具是人和动物的本质区别。这提示我们，人类社会的发展史是一部工具发展史；提升运载火箭总体设计的工作效率主要靠工具，并且依靠设计工具可以实现设计流程固化、设计经验固化的目的。　　总体设计部在型号研制工作中形成了专业计算程序、专业设计平台和自动判读和自动结果分析等3类设计工具。形成了多种类的专业计算程序，如火箭原始数据计算、飞行时序自动设计、电子地图等；研发了多专业设计平台，如火箭动力系统通用仿真平台、姿态控制集成设计软件平台、通用弹道和制导仿真设计平台等；开发了适用于高密度发射的自动判读和自动结果分析软件，这些软件在出厂、靶场测试中的应用逐渐趋于成熟，总体大部分专业可以在收到遥测数据后短时间内完成结果分析。　　　　6．队伍心理和能力逐步成熟　　海恩法则提出，再好的技术，再完美的规章，在实际操作层面，也无法取代人自身的素质和责任心。这提示我们，在运载火箭高密度发射工作中，人是最主要的因素，人是每一次发射这个“独立事件”的关联因素。　　在高密度发射中，火箭研制团队质量意识越来越高，对“成功是硬道理”、“成功是一种信仰”的理解和认识更加深刻。质量意识的实质就是风险意识、识别风险的能力和对风险的控制能力。能不能找到工作中的风险，能不能用有效的方法控制工作中的风险，这就是质量意识。　　在高密度发射中，研制部门营造了主动归零、敢于归零的氛围，提前发现多个质量问题。研制队伍提前发现问题的能力显著提升，大家已经充分认识到“归零”是对技术、管理问题的深入认识和全面改进，已经在心理上从被动、拒绝归零向主动、接受归零转变。　　在高密度发射中，研制团队心智不断成熟，心理认可标准不断提高。在经历这些年的高密度发射任务洗礼后，型号队伍的心理承受能力逐步提高，对抵御风险和克服困难的勇气和决心越来越强。这是高密度发射过程中积累的巨大宝贵财富，也是能够全面完成高密度发射的思想保障。　　三、后续工作思考　　后续工作中，我国长征系列运载火箭仍将面临持续的高强度发射任务，尤其在“十三五”期间，发射次数有可能创造新的历史。因此，对前期工作进行一些思考，总结有效的工作方法，将有利于后续成功地组织发射工作。　　后续高密度发射工作中，我们要持续思考并做好各项工作，包括持续提升人员素质能力，持续推进火箭产品化工作，持续优化运载火箭质量管控体系，加强质量管控手段信息化，开展靶场工作精细化设计，提供远程测试发射支持保障等。　　　　四、结束语　　《宋史》云， “胜非为难，持之为难”。运载火箭高密度发射已经成为中国航天发展过程中的常态，发现问题、寻找方法、解决问题、系统总结，是保证我们后续工作有效的方式和方法。　　上文选自《中国航天》，如有需要请查阅该期刊。

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