火工品产品化研究与实践

◎北京宇航系统工程研究所 唐科 王帅 赵崇斌 孙璟 侯金瑛

火工品产品化研究与实践

◎北京宇航系统工程研究所 唐科 王帅 赵崇斌 孙璟 侯金瑛

对航天火工品产品化的方法进行研究和实践，形成火工品压缩和优化方法，建立产品货架，通过对火工品产品化的实践将实现火工品由型号研制模式到型号选用模式的转变，实现产品的统一订货、统一验收目标，降低成本，提升质量。

火工品作为箭上关键单机产品，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。箭上火工品分布在航天运载器的各分系统中，产品功能关键、数量众多，广泛应用于航天运载器的发射装置点火、发动机点火、级间分离、有效载荷分离、机构释放、活门打开、电池激活、电缆切割、发动机安全自毁等，要求产品安全、可靠。近年来，火工品集中爆发出了某些质量问题，造成总体大型试验甚至飞行试验的严重失利。

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、生产和验收的火工品，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，但这种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。

因此，亟待对目前火工品产品体系进行梳理、整合、优选和压缩，形成相对合理优化的产品货架，并规范验收要求，实现航天火工品从定制模式到选用模式的转变，提升可靠性、降低成本并提升产品综合竞争力。

一、产品化工作与实践

1.总体思路

按照产品化“总结过去、支撑现在、引领未来”的型谱建设原则，全面梳理各型号电火工品特点和使用情况，将技术成熟、工艺稳定、使用率高、可靠性高的产品作为货架式产品的原型产品，并将原型产品结合可预期的使用需求进行通用性改造，以全面覆盖当前和后续型号可预期的应用要求，形成基本型产品作为货架式产品，指引航天火工品产品化发展的技术路线。

2.产品化实践原则

针对电火工品进行产品化实践工作，按照“三化”原则、货架式产品优选原则、产品升级改进原则、统一原则，对电火工品原型产品进行接口的通用化改造，使其适应通用化和模块化的要求。

“三化”原则：货架式产品以及产品内部零组件应符合通用化、系列化、组合化要求，以火工装置的“最少种类”满足系统的“最大需求”，电火工品可以通过组合化的形式，满足不同下级产品的使用需求。

货架式产品优选原则：优先选用成熟度高、通用性好、环境适应性强、使用频率高的电火工品作为货架式产品，其品种、规格覆盖现有型号，并考虑未来型号发展，优选后的货架式产品应是功能不可替代的。

产品升级改进原则：总结现有产品存在的薄弱环节，结合使用情况对优选的电火工品进行基本型产品改造，并针对接口连接形式进行基本型电连接器研制。基本型产品升级改进应充分继承原产品可用的成熟零、部、组件，以规避或降低技术风险。

统一原则：通过产品化实践形成的电火工品货架目录选用产品，应满足统一的技术指标体系和统一的验收试验条件，按产品(而不是按型号)统一订货、组批验收。

3.产品化实践过程

根据火工品的传爆序列特点，一般是电火工品接受控制系统的电信号以后，直接引爆传爆组件或者终端火工装置，从而实现规定的动作。这个传爆序列内部各个连接接口五花八门，作为控制系统与电火工品常用的电连接器插头，主要有Y8C、Y8D、YH11、YQ13、KZ038、Y27A、Y4等系列插头，这些产品基本功能相近，但原理各异。电火工品与下级火工品的连接螺纹有M10、M12、M14、M16等不同规格，这就造成了同样的产品本体下，因接口不同，形成了多种多样的“新”产品。因此，亟待对火工品内部的接口进行统一和优化，规范机械连接接口和点火形式，减少产品数量。

针对电火工品电连接形式多样的问题，结合型号使用特点，提出了“小型化的、盲操作、适应防雨、防烟雾、防霉菌要求的多功能连接器”研制需求，并在GJB599 I型电连接器基础上，针对电火工品针间距的特点，开展了基本型连接器研制。该电连接插头端与控制电缆网连接，插座端和相应的密封结构集成在电火工品上，保证了产品的小型化和使用的便捷性。通过规范输出端装药类型和装药量，实现了产品数量大大降低。同时，通过不同的颜色标识，来区分电起爆器、电点火器等不同产品，实现防差错设计。

表1 电火工品产品化结果

此外，研制了类似与电爆分系统的发火元件的标准电发火管，以形成组合化设计产品。该产品可通过组合化形式，用在延期点火器、点火药盒等下级火工品上，实现发火元件的产品化。

基本型连接器和电火工品需要通过统一的环境试验考核。通过考核后，具备统一环境条件和统一验收的基础。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，实现了产品化去型号化管理的目标。

4.产品化结果

根据电火工品的产品化实践，电火工品种类大大减少，产品化成果见表1。用户在进行分离系统设计时，从货架上选择电火工品进行使用，实现了货架火工品的产品化应用。

二、实践效果

通过产品化实践工作，电火工品实现了82.8%的产品化压缩目标。针对其它火工品，如爆炸螺栓、传爆组件、非电起爆器、固体小火箭、柔性导爆索、聚能切割索等，均开展了产品化实践工作，压缩了超3/5的火工品，实现了64.8%的产品化率，并形成了研究所火工装置选用目录标准，指导型号分离设计选用。

以北京宇航系统工程研究所为基础的自顶向下产品化活动，正在向中国运载火箭技术研究院其它单位延伸，以实现建设全院火工品货架的目标。结合型号研制工作，货架式火工品已经应用到“两型”型号上。同时，部分货架式产品还在持续更新，为后续新研型号选用和成熟型号产品升级换代奠定了基础。

通过对航天火工品产品化的研究与实践，从总体源头进行产品化是总体和单机设计师队伍集体智慧的结晶。通过统一接口的关键手段，实现了自顶向下的火工品压缩和优化工作，超过3/5的火工品得到压缩，产品化率高达64.8%。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、货架式产品不断完善，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。