火工品产品化通用验证试验方法探讨

◎北京宇航系统工程研究所 赵崇斌等

火工品产品化通用验证试验方法探讨

◎北京宇航系统工程研究所 赵崇斌等*

火工品作为型号关键单机产品,是不可检测的一次性使用器件,在使用中任何故障或失效都可能导致飞行任务失败的灾难性后果。近年来,火工品集中爆发出的某些质量问题,造成总体大型试验甚至飞行试验的严重失利。火工品质量问题频发的根本原因,很大一部分是由于其配套种类和数量急剧增加造成的。随着型号火工装置与分离技术的发展,火工品的种类越来越多、规格也急剧增加,针对火工品设计和生产的瓶颈问题进行分析,发现这些火工品都是针对各型号自身特点单独研制、选用、生产和验收的,形成了“一个型号一个状态”、“一个型号一支队伍”的项目研发模式,造成了航天火工品的品种规格多、“新研”产品多、验收要求不统一、投产批量小的“航天定制”局面。

经过多年的实践,北京宇航系统工程研究所的火工品产品化已完成品种规格压缩,形成货架式产品,以及按照验收要求进行通用验收等工作,目前正在开展通用验证试验工作。

一、产品化工作实践

完成火工品种类压缩和形成通用验收要求,是实现火工品产品化应用的前提。

1．产品种类压缩

火工品产品化采用“自顶向下”模式,以通用化、系列化、组合化为原则,以火工品最少的种类满足系统最大需求为目标,压缩火工品种类,优化产品接口。对六大类199种火工品进行压缩和优化,形成70种成熟度较高、接口匹配性良好的优选产品。

2．通用验收要求

以往火工品验收都是依据任务书的要求进行,而任务书中的各个环境条件都是按照型号自身经历的环境条件进行编制的,造成各个型号验收环境条件不统一。因此,统一环境条件能够从源头控制试验数量,同一批产品验收后能够交付不同型号使用,最大程度上节约资源、控制成本,实现“统一验收、统一交付”的目标。同时,统一环境条件也实现了产品化去型号化管理的目标。

2013年,研究所针对各个运载型号的要求,着手制定统一的环境条件标准,将各型号的力学环境条件和自然环境条件进行包络,并结合火工品自身研制特点的需要,参考相关行业要求,发布了火工品系统研制、试验要求的厂所标准,并于2014年进行了修订更新。

二、通用验证试验

1．目的

产品化火工品应具有统一的技术指标体系,统一的验收试验条件,按产品统一订货、组批验收,从而节省资源和提高效率,保证产品质量。为了使型号能够直接使用产品化火工品,产品化火工品的鉴定和验收试验条件需要覆盖绝大多数型号的环境要求。

产品化火工品通用验证试验不仅需要考核产品自身对于通用环境条件的适应性,同时需要考核产品以及组成火工品系统的接口匹配性和接口互换性。通过通用验证试验考核后,产品化火工品能够按照统一环境条件进行验收并且接口正确,能够按照需要的接口组合关系组合使用。

2．思路

根据通用验收要求和产品化火工品优选目录,考虑试验充分性、覆盖性、有效性和经济性等因素,从图1所示爆炸序列接口规格和功能关系入手,制定产品化火工品通用验证试验方案。

结合图1的接口关系,验证产品化火工品组成系统后对通用环境条件的适应性,在对火工品系统考核的同时,也对每个产品和产品接口匹配性进行全面验证。试验数量和试验项目按火工品系统研制、试验要求标准的规定,参照系统级鉴定试验要求对产品化火工品组成的各种典型火工品系统进行补充鉴定检验的考核,力求以较少的产品试验数量达到全面考核产品化火工品的目的。

三、实施方案

1．通用验证试验产品种类

进行通用验证试验的产品是以产品化火工品优选目录为主体,根据试验需要优化组合而成的4种非电传爆系统、3种分离螺母装置试验系统、7种小型固体火箭试验系统、9种平板试验件试验系统。

4种非电传爆系统分别为1×4路、1×8路、1×10路 和1×16路非电传爆系统。

1×4路非电传爆系统由1发起爆器、1套1×4路导爆索组件和1组终端火工品组成。其中1×4路非电传爆组件由4路歧管、4发不同的输出接头组成；终端火工品包括4发不同的隔板点火器、2种不同的Y型火箭接头。

1×8路非电传爆系统由1发起爆器、1套1×8路非电传爆组件和终端火工品组成。其中1×8路非电传爆组件由8路歧管、8发不同的输出接头组成；终端火工品包括2种不同的隔板点火器。

1×10路非电传爆系统由1发起爆器、1套1×10路非电传爆组件和1组终端火工品组成。其中1×10路非电传爆组件由10路歧管、6种10个输出接头组成；终端火工品包括3种4发爆炸螺栓。

1×16路非电传爆系统由1发起爆器和1套1×16路非电传爆组件组成。其中1×16路非电传爆组件由16路歧管、2种各8发输出接头组成。

3种分离螺母装置试验系统是由3种分离螺母装置、3种隔板点火器和3种输出接头组成。

7种小型固体火箭试验系统由7种火箭本体、2种Y型接头、7种延期点火器和隔板点火器及相应的输出接头组成。

9种平板试验件系统分别为9种安装不同切割索的平板试验件及其对应的起爆输出接头或起爆器组成。

2．试验项目、顺序及分组

各系统的试验项目、顺序及分组见表1,试验项目的试验量级按通用验收要求执行。

表1 试验项目、顺序及分组情况

四、实践效果及后续思路

目前,产品化火工品通用验证试验方法已通过评审,正在实施中。实现了以最少数量的产品充分验证所有产品化火工品及其各连接接口对通用环境要求的满足情况,为后续型号选用奠定了基础。

针对火工品产品化的后续思路,研究所有如下3个方面的思考：一是产品化火工品按照通用环境要求验收,比型号自身使用的剖面肯定更加严酷,存在不能通过试验的风险,此类风险的化解需要产品化队伍和型号项目队伍共同研究。二是对于后续新出现的不能包络的环境条件,也需要对通用环境要求进行完善。三是产品化火工品完成验证后,需要航天系统员工转变研发思路,主动迎接变革。

通过产品化工作,努力将火工品从型号研制模式到型号选用模式转变。只有产品化工作不断完善、产品化火工品不断完善,才能更好的规范火工品的设计、生产和选用,降低重复劳动,突破生产瓶颈,释放人力、生产和试验资源,降低成本,提高质量和可靠性,不断的推动先进技术的研发和应用。▲

*其他作者：王帅、唐科、孙璟、卢红立、吕钢、宋涛