再入飛行器地面設備的產品化通用化研制模式探索與實踐

◎北京航天長征飛行器研究所 張晨峰 蔡天驍 劉賽 李磊 黃秋霜

再入飛行器地面設備的產品化通用化研制模式探索與實踐

◎北京航天長征飛行器研究所 張晨峰 蔡天驍 劉賽 李磊 黃秋霜

為了實現再入飛行器地面設備產品成本控制、提升設計效率，以產品化通用化設計思路為指導，進行再入飛行器地面設備產品化通用化研制模式的探索，建立典型零件產品化選型目錄手冊，制定典型產品的產品化標準圖樣，研制了吊具產品化快速設計軟件，實現了多型號共用的通用化產品設計，對推動再入飛行器地面設備從定制到設計效率提高具有重要的現實意義。

產品化通用化研制模式的目標是使成本控制的理念融入到日常工作之中，以實現思想的轉變和理念的更新。以往研制的產品各型號間的技術方案產品化通用化差，產品零件種類繁多，低水平重復工作量大，由此導致技術狀態控制、可靠性、質量、進度以及人員等方面的壓力巨大。因此，無論是從滿足用戶需求還是企業自身發展的角度來講，均需要大力推進產品化研制模式，堅持走產品化道路，圍繞核心和關鍵技術進行產品開發和創新。

一、吊具產品化研制模式實踐

一是吊具產品化研制模式的可行性分析。

統計發現現有型號所用吊具在結構形式上基本相似，吊具中具有相同結構的零、組件也大量存在。經分析在對這些具有相同結構的零、組件進行充分梳理、整合實現產品化之后，可使吊具類產品圖紙設計量大幅度降低，因此對整個吊具實行產品化具有較高可行性和必要性。

二是吊具產品化研制模式分析。

筆者結合產品化工作思路，針對地面設備的產品化研制模式進行分析討論，梳理了吊具產品化研制流程，見圖1。

吊具結構產品樹梳理:梳理現有型號吊具類產品的結構形式，選擇適合產品化結構類型的吊具產品，并梳理出該型吊具的產品樹。

產品價值BB清單梳理:根據選定的吊具結構類型，梳理出典型部件、組件與零件并進行結構分析，判定是否以及何時具備開展產品化工作的條件，形成分階段產品化的零部件目錄。

吊具零部件產品化整合:根據現有型號典型零部件的梳理目錄，按照不同載荷條件對零部件進行整合，經過強度校核后，形成了產品化處理后的貨架選型目錄，并指導新型號的設計應用。整合形成的《再入飛行器地面機械設備吊具類典型零件產品化選型目錄手冊》包含了吊掛、球型墊圈、連接耳等11種零部件，每種零部件根據載荷劃分為300kg、600kg、1000kg及1000kg以上幾個區間，不同載荷對應不同參數的零件，設計時根據載荷范圍進行選取。

吊具零部件標準模型庫建立:按照產品貨架選型目錄，通過三維/二維軟件，建立相應的標準模型庫，并具備直接出圖的功能。后期設計中，設計人員在模型庫中選擇相應的零部件即可完成設計。

三是吊具產品化研制模式驗證。

基于形成的模型庫，結合某新型號的研制，按照產品化思路設計吊具產品。根據產品化分析，對可以進行產品化的零件進行分類選用，利用模型庫中的模型及二維圖紙，直接進行選用相關零件，免去模型建立及二維圖紙轉化的工作，縮短了設計時間。通過跟蹤后續實際生產使用情況，掌握了解產品性能驗證情況，對選型目錄手冊進行反饋、完善、更新。

四是吊具典型零部件產品化標準制定。

基于實際產品的驗證結果，對吊具典型零部件選型目錄手冊進行完善，按照產品化研制的要求，進行了吊具典型零部件標準的編寫制定，將產品化零部件以標準的形式進行固化，要求后續所有吊具設計過程中嚴格執行標準規定，實現產品化研制模式的標準化、規范化。《吊具典型零部件產品化標準》中規定了吊掛、球型墊圈、連接耳等11種零部件的技術規格、材料屬性、選用依據及驗收標準。將標準下發到外協生產廠，設計時根據載荷范圍進行選取，無需繪制圖紙，生產廠根據標準可以完成生產制造相關工作。

五是吊具產品化快速設計軟件開發實踐。

在產品化研制模式實現的基礎上，為實現再入飛行器吊具的產品化設計，根據《再入飛行器地面機械設備吊具類典型零件產品化選型目錄手冊》及《吊具典型零部件產品化標準》，基于Creo2.0設計軟件進行二次開發，以參數化驅動、三維數字樣機快速建模的方式，輔助設計師快速完成再入飛行器吊具的設計，從而實現節省設計成本、保障各項型號地面設備任務的順利完成。吊具快速設計軟件以產品化工作為基礎，將吊具零件分類為可以實現產品化系列化的零部件與自制件、標準件，根據《吊具典型零部件產品化標準》內容，設計人員在設計過程中只要針對幾種自制件的相關尺寸進行修改，并選取合適的產品化標準件及系列化零件就可以完成吊具的設計，從而提升設計效率，降低設計成本。

二、再入飛行器配氣箱通用化研制實踐

再入飛行器配氣箱是再入飛行器地面設備系統中的重要組成部分，它主要完成對戰略戰術再入飛行器以及地面發射裝置等產品的氣密檢測、氣體置換等相關氣密工作。通用化再入飛行器配氣箱研制之前，再入飛行器配氣箱型號個性定制化嚴重，現有的再入飛行器和地面發射裝置的測試接口不統一，各類產品的測試接口作為產品的一部分，由于受各種總體和結構尺寸要求的限制，設計出來千差萬別。另外，產品所需的檢測氣壓也受總體要求限制未能統一。這些因素都非常不利于配氣箱的檢測工作，導致一個型號定制一個配氣箱。

此外，現有再入飛行器配氣箱操作和定期標定繁瑣，自動化程度偏低，不能實時監測和有效輸出結果，嚴重影響測試效率。隨著型號研制的逐年增多，現有的定制式配氣箱模式成本高、效率低，已經不適應型號研制要求，急需對再入飛行器配氣箱產品進行通用化設計和應用，來保證一臺配氣箱適應多種型號的測試要求。

按照再入飛行器配氣箱通用化的設計思路，進行了方案選型、優化以及地面試驗，設計狀態基本確定。

一是總體技術方案。

通用化再入飛行器配氣箱總體設計方案主要由配氣系統、控制與數據采集系統。系統擁有各自的箱體，兩者獨立并通過網線連接。

配氣系統采用手動控制方式，可完成手動調壓，手動充氣，緊急停止放氣等過程，通過數字顯示儀表監視壓力輸出。控制與數據采集系統采用觸摸屏一體工控機，與可編程需控制器PLC過程全部調壓過程控制，數據采集顯示功能。

二是配氣系統技術方案。

配氣系統是配氣箱的關鍵部分，決定整個系統方案。配氣系統分為4個模塊:氣源模塊、 減壓模塊、充氣模塊、安全模塊以及測量和顯示模塊，分別對各個模塊進行通用化設計，實現接口通用化、單元多功能化、模塊可拆卸。

三是數據采集系統技術方案。

數據采集系統主要由壓力傳感器、計算機、顯示器、打印機、PLC等組成。計算機、PLC將壓力傳感器的壓力信號實時采集，并將采集的數據保存在計算機硬盤中。同時可將采集到的壓力數據以曲線的方式在顯示器上描述。

四是產品加工調試。

按照上述技術方案進行產品加工和組裝，并利用氣瓶作為被測物進行地面測試試驗，檢驗配氣箱的功能和操作。通用化再入飛行器配氣箱按照上述方案完成設計并組裝處實物后，進行了多次地面測試，地面試驗充分驗證了該型通用化再入飛行器配氣箱方案的正確性，實現了通用化的目標，滿足了多型號共用的配氣箱設計要求。

三、實踐效果及后續思路

通過對上述2種產品的產品化通用化研制設計，并將成果應用到實際產品設計過程與客戶裝備中，制定了相關的標準，完成產品化吊具快速設計軟件制作，大大的提高了設計效率、提升了產品使用性能，降低了成本的同時也得到了客戶的認可。

吊具產品化研制應用，由傳統的底層零部件堆砌式設計方法更新為產品化系列化設計思路，利用產品化資源庫，進行模塊的組合化設計應用，應用效果明顯。經型號使用驗證，產品化研制模式有效提高了響應客戶需求的速度，規范了接口標準，實現了模塊資源的互換，有效提升了產品利用率。通過產品化研制模式的應用，新產品開發周期大幅度縮減。產品化設計應用帶來了可觀的經濟效益，具有較好的應用前景。再入飛行器配氣箱通用化研制成功后，已經成功應用到該型戰術再入飛行器的氣密檢測和置換工作中。使用過程中，不同型號再入飛行器采用通用的配氣箱進行測試，只是針對不同的再入飛行器更換轉接頭即可完成測試任務，極大地提高了操作的便捷性和測試效率，也提升了產品的維修性能，很好地完成了型號測試任務，尤其是針對日常訓練，無需每個型號單獨攜帶專門的配氣箱，而是實現了一機多用。

后續，再入飛行器相關地面設備將進一步開展產品化、通用化設計，包括托架、再入飛行器包裝箱及發射箱等產品，最大可能實現產品化、通用化，并將產品化、通用化的思路應用到更廣泛的范圍，爭取取得更好的收益。