从瓦森纳及美国两用品清单看我国航天军民融合的发展

2018-11-13 08:13靖德果
军民两用技术与产品 2018年19期
关键词:军品航天器部件

靖德果

(中国航天系统科学与工程研究院,北京 100048)

一、引言

瓦森纳安排(Wassenaar Arrangement,WA)是当前常规武器及两用品领域的多边出口控制机制,旨在通过信息通报机制,提高常规武器、两用物项及技术转让方面的透明度,促进地区和国际的安全及稳定。瓦森纳安排于1996年7月在维也纳正式成立,代替1994年3月解散的巴黎统筹委员会(巴统)。瓦森纳安排目前有42个成员国,印度是最新一个加入该协议的国家。多年来,瓦森纳安排在防止有关敏感物项和技术扩散方面发挥了一定作用,其中一些出口控制原则和做法具有一定的科学性。

瓦森纳安排拥有两用品清单和军品清单两份管制清单,管制清单是进行物项管制的依据。瓦森纳安排规定,“成员国应对两用品清单和军品清单中的所有项目进行管制,以防止出现此类项目未经授权转让或再转让的情况。同时,成员国应定期进行审议,及时反映成员国在对自身军事力量产生重大影响的两用品领域取得的技术进步及所积累的科研经验。在这方面所进行的研究工作应与清单的修改相结合,以便对有关项目建立适当的透明机制。”遵循此规定,瓦森纳安排中的两用品清单(以下简称“瓦森纳清单”)每年进行一次修订。

因此,研究瓦森纳清单可以反过来了解国际上两用品领域取得的技术进步,这对我国航天领域的军民融合发展极具参考价值。

除了瓦森纳安排,美国作为航天领域技术最先进的国家,对航天领域等两用品的出口单独实施更加严格的管制,也有一份两用品清单。实际上,这两份两用品清单渊源相同、结构相同,具体到航天领域,管制物项基本重合,但是美国清单管制的范围更广、力度更大。通过综合比较这两份清单的异同,可以更加全面深入了解国际上对航天合作的限制,对确立我国航天军民融合发展的方向和途径具有重要的参考价值。

二、瓦森纳清单中的航天产品

(一)清单结构

瓦森纳清单共分9类:第1类是特殊材料及相关设备;第2类是材料加工;第3类是电子设备;第4类是计算机;第5类是电信与信息安全;第6类是传感器和激光器;第7类是导航与航空电子;第8类是船舶;第9类是航天与推进设备。航天类产品主要集中在第9类,但很多航天产品的部件及零件含在第1类、第3类、第5类、第6类之中。实际上航天产品受到的管制相当广泛。

这9类中的每一类又分为A、B、C、D、E五个子类。A子类是最终产品,包括系统、设备和部件;B子类是相关的试验、检测和生产设备;C子类是相关的材料;D子类是相关的软件;E子类是相关的技术。

清单第9类的A子类,即系统、设备和部件类产品,包括12个小类,涵盖发动机、航天产品和无人机领域,按原清单顺序分别是航空燃气涡轮发动机、船舶燃气涡轮发动机及其部件、航空涡轮发动机的部件、航天产品及设备、液体火箭推进系统、固体火箭推进系统、固体火箭推进系统的部件、混合火箭推进系统、运载火箭/运载火箭推进系统/航天器的部件、冲压发动机/超燃冲压发动机/混合循环发动机及其部件、无人机/无人飞艇及其设备和部件。

(二)清单中的航天产品

航天类产品包括第A4~A10这7类。

1.原清单A4类

A4类包括六个子类,一是运载火箭;二是航天器;三是航天器平台;四是航天器有效载荷;五是星载系统或设备;六是地面设备。

其中,第四个子类航天器有效载荷包括15种,分别含有如下物项:

(1)螺旋管或其派生装置。包括三种,一是瞬时带宽大于1倍频程且平均功率与频率的乘积大于0.5kW·GHz;二是瞬时带宽不大于1倍频程且平均功率与频率的乘积大于1kW·GHz;三是航天级螺旋管。

(2)原子钟。包括两种,一是航天级或长期稳定性小于1×10-11/月原子频率的非铷钟;二是长期稳定性小于1×10-11/月原子频率且总功率低于1W的铷钟。

(3)为承受核爆炸所产生的瞬间电子效应或电磁脉冲效应而专门设计的电信产品。

(4)应用包括跳频在内的扩频技术的无线电设备。包括两种,一是用户可编程扩频码;二是总传输带宽大于50kHz且不小于任一信道带宽的100倍。专门民用的设备不适用此款条目。

(5)设计或修改成使用密码技术为扩频系统产生扩频码的信息安全产品。包括为捷变频系统产生捷变频码。

(6)设计或修改使用或执行量子密码的信息安全产品。

(7)航天级固态探测器。包括四种,一是在10~300nm波长范围之内有一个峰值响应,并且对波长超过400nm峰值响应的反应小于0.1%;二是在900~1200nm波长范围内有一个峰值响应,并且响应时间常数小于95ns;三是峰值响应在1200~30000nm之间;四是峰值响应在300~900nm之间,并且每个阵列含有超过2048像素的焦平面阵列。

(8)图像增强管及其专用元器件。包括两种,一是峰值响应在400~1050nm波长范围之内,且使用了光灵敏度大于350μA/lm的多碱光电阴极、砷化镓或砷钾铟光电阴极,或者其他Ⅲ/Ⅴ族化合物半导体光电阴极,最大辐射敏感度大于10mA/W;二是峰值响应在1050~1800nm波长范围内,且使用Ⅲ/Ⅴ族化合物半导体(如砷化镓或砷钾铟)光电阴极或转移电子光电阴极,其最大辐射敏感度大于15mA。

(9)设计用于遥感的单光谱或多光谱成像传感器。包括两种,一是瞬时视场(IFOV)小于200μrad;二是在400~30000nm波长范围内工作,能输出数字格式的图像数据。

(10)专用于光学传感器的配套器件。包括三种,一是航天级制冷器;二是制冷源温度低于-55℃(218K)的非航天级制冷器;三是成分或结构经特别加工,或经涂膜改进,对声、热、惯性、电磁或核辐射敏感的光敏感纤维。

(11)成像相机。包括五种,一是配有固态传感器,峰值响应在10~300nm波长范围内的视频摄像机;二是峰值响应在10~30000nm波长范围内,具有线性探测器阵列,每个阵列含有8192个以上像元,并且在一个方向进行机械扫描的扫描相机和扫描相机系统;三是装有前述第8类中图像增强管的成像相机;四是装有某种特点的焦平面阵列的成像相机;五是装有具备上述第7类特性的航天级固态探测器的成像相机。

(12)特定光学产品。包括四种,一是等效密度比同样孔径和厚度的实体小20%的部件;二是表面有涂层或保护膜的基片;三是用于空间光学系统,有效通光孔径不小于1m的分块反射镜或组件;四是由复合材料制作的部件,其线性热膨胀系数在任一方向均不大于5×10-6K-1。

(13)非球面光学元件。最大通光孔径大于400mm,表面粗糙度小于1nm,取样长度不小于1mm,25℃时的线性热膨胀系数绝对值小于3×10-6K-1。

(14) 雷达。包括四种,一是能以合成孔径(SAR)、逆合成孔径(ISAR)雷达方式或机载旁视(SLAR)雷达方式工作;二是采用相控阵天线;三是信号处理子系统采用脉冲压缩技术,脉冲压缩比大于150或压缩脉宽小于200ns;四是包含数据处理子系统。

(15)航天器类中专用于主动控制航天器结构动态响应或变形的结构部件和隔热系统。

第五个子类星载系统或设备包括3种,分别具备下列功能:指挥和遥测数据的处理、载荷数据的处理、飞行姿态和轨道控制。

第六个子类地面设备包括两类:遥测和遥控设备、模拟器。

2.原清单A6类

A6类为液体火箭推进系统的部件,包括8种。

(1)航天级且能把低温流体损耗限制在每年低于30%的低温制冷器、飞行用真空瓶、低温热管或低温系统。

(2)航天级且可以提供不大于-173℃(100K)温度的低温容器或闭路循环制冷系统。

(3)氢浆存储或输送系统。

(4)高压(大于17.5MPa)涡轮泵、泵部件及其相关燃气发生器或膨胀循环涡轮驱动系统。

(5)高压(大于10.6MPa)推力室及其喷管。

(6)利用表面张力原理或正压排出原理(及柔性隔膜、储囊)的推进剂储存系统。

(7)每个喷注孔的直径小于0.381mm的液体推进剂喷注管。

(8)密度大于1.4g/cm3、抗拉强度大于48MPa的整体式碳–碳推力室或整体式碳–碳尾喷管。

3.原清单A5类

A5类为含有原清单A6类所列部件的液体火箭推进系统。

4.原清单A7

A7类为固体火箭推进系统,包括4种。

(1)总冲量大于1.1MN·s。

(2)换算到海平面,燃烧室压力在7MPa以下,比冲不小于2.4kN·s/kg。

(3)单级质量比大于88%,且固体推进剂装填系数大于86%。

(4)含有原清单A8类中的固体火箭推进系统。

5.原清单A8类

A8类为专用于固体火箭推进系统的部件,包括5种。

(1)绝热系统和推进剂粘连系统。为发动机各粘连界面提供牢固的力学粘接并阻止推进剂和壳体绝热材料之间的化学迁移。

(2)绝热系统和推进剂粘连系统。使用衬层提供牢固的力学粘接或阻止固体推进剂和壳体绝热材料之间的化学迁移。

(3)直径大于0.61m或容器特征系数(PV/W)大于25km的纤维缠绕复合材料发动机壳体。

(4)推力值大于45kN或喉部烧蚀率小于0.075mm/s的喷管。

(5)摆动喷管或二次喷注的推力矢量控制系统,包括三种,一是全向轴运动大于±5°;二是旋转角速度不小于20°/s;三是旋转角加速度不小于40°/s2。

6.原清单A9类

A9类为混合式火箭推进系统,包括两种。

(1)总冲量大于1.1MN·s。

(2)真空推力大于220kN。

7.原清单A10类

A10类为运载火箭或航天器专门设计的部件,包括3种。

(1)质量大于10kg,为运载火箭及其推进系统专门设计的部件或构件。包括三种,一是特定纤维或细丝状材料及特定树脂组成的复合材料;二是使用特定物项加固的金属基复合材料;三是特定陶瓷基复合材料

(2)专用于主动控制航天器动态响应或变形的结构部件和隔热系统。

(3)推重比不小于1kN /kg、响应时间小于30ms的脉冲式液体火箭发动机。

三、美国两用品清单中的航天类产品

美国出口管制条例中的两用品清单(以下简称“美国清单”)包括10类:第0类是核材料、设施及设备;第1类是特殊材料及相关设备、生化品;第2类是材料加工;第3类是电子设备;第4类是计算机;第5类是电信与信息安全;第6类是传感器和激光器;第7类是导航与航空电子;第8类是船舶;第9类是航天与推进设备。除了第0类,其他9类的名称与瓦森纳清单相同。

美国清单与瓦森纳清单有相同的渊源,逻辑结构相同,类项基本一致,两者具有高度的一致性,但美国的两用品清单限制的范围更广一些,增加了第0类核材料、设施及设备,第1类中增加了生化品。具体到航天产品,美国清单所限制的范围也更加广泛。

(一)美国清单结构

与瓦森纳清单相同的是,美国清单的每一个大类也分为A、B、C、D、E五个相同的子类。

A子类中,美国清单更加复杂,增加了一个分类层级,即受控原因。美国清单把受控原因分为七种,一是国家安全原因(包括两用品及瓦森纳安排军品清单)、核供应品集团的两用品清单及触发清单;二是导弹技术原因;三是核不扩散原因;四是生化武器原因;五是美国商务部认定的保证国家安全及外交政策的项目;六是“600系列”控制清单,属于瓦森纳安排军品清单(WAML)或者原属美国的军品清单(USML);七是反恐、犯罪控制、地区稳定、短期供应及联合国制裁等。编码分别是0、1、2、3、5、6、9。例如,编号为9A0**,意思就是第9类航天及推进设备中的“产品类”受国家安全原因受控的物项。

A类物项中,美国清单第9类航天与推进设备分为34个小类,涵盖了瓦森纳清单的所有12个小类。

(二)美国清单中的航天产品

美国清单中的航天类产品包括9A004、9A010、9A106、9A515、9A6045五个条目,按受控原因分为四种,第一种9A004与9A010与瓦森纳清单吻合;第二种9A106属于导弹技术;第三种9A515由美国商务部临时认定以保证国家安全和外交政策;第四种9A604原属美国军品清单。

1.美国清单9A004

本清单对应瓦森纳清单9.A.4,但控制种类更多,包括十一个小类。一是运载火箭;二是航天器;三是航天器平台;四是航天器有效载荷;五是星载系统或设备;六是地面设备;七是由美国国家航空航天局(NASA)管理的詹姆斯·韦伯太空望远镜;八是詹姆斯·韦伯太空望远镜的部件、配件及附件;九是由NASA管理的国际空间站;十是国际空间站的部件、配件及附件;十一是由NASA与其他机构共同管理的第八和第十小类之外的部件、配件及附件。其中前6个与瓦森纳清单相同,后5个是增加的。

2.美国清单9A010

本清单同瓦森纳清单9.A.10。

3.美国清单9A106

本清单为液体火箭推进系统的部件,9A006之外的用于导弹,包括5种。

(1)用于推力室或燃烧室的烧蚀材料。

(2)火箭喷管。

(3)推力矢量控制分系统。

(4)液体、浆状和凝胶推进剂控制系统及其专门设计的部件,可在超过10grms频率在20~2000Hz之间的振动环境下运行。

(5)飞行控制伺服阀,用于导弹,可在超过10grms频率在20~2000Hz之间的振动环境下运行。

4.美国清单9A515

本清单为航天器及其相关物品。

此类物项由美国商务部认定以保证国家安全和外交政策,共8种。

(1)不在军品清单第15类,也不属于美国两用品清单9A004中的詹姆斯空间望远镜及国际空间站。包括五种,一是具有光电遥感能力,分辨率大于0.35m且小于0.5m;二是具有超越近红外(NIR)的遥感能力(换言之,短波红外、中波红外或长波红外);三是具有雷达遥感能力,中心频率大于等于1GHz且小于10GHz,波段大于等于100MHz且小于300MHz;四是能为其他航天器提供天基物流、组装及服务;五是其他航天器。

(2)为了遥测、跟踪和控制詹姆斯·韦伯空间望远镜及前一段中所列航天器的地面控制系统及训练模拟器。

(3)为军品、“600系列”、詹姆斯·韦伯空间望远镜的部件或整个9A515所列航天器专门设计的微电子电路及独立的电子组件。

(4)为军品清单中的第15类、詹姆斯·韦伯空间望远镜或整个9A515所列航天器专门设计的其他微电子电路及独立的电子组件。

(5)航天服,可在海拔55000英尺以上使用。

(6)专门为(1)中的前四种航天器而设计的遥感部件。

(7)专门为军品清单第15类或美国清单9A515类而专门设计的部件、配件或附件,但不包括7种物项。

(8)包括(7)之外的部件、配件或附件。

5.美国清单9A604

本清单为与运载火箭、导弹及火箭相关的物品。

此类物项原属美国军品清单,共7种:

(1)专门为美国军品清单第四类控制的射程不低于300km的火箭或导弹而设计的热电池。

(2)其他专门为美国军品清单第四类控制的系统而设计的热电池。

(3)专门为美国军品清单第四类控制的冲压发动机、超燃冲压发动机或组合循环发动机而设计的部件,包括控制燃烧的设备。

(4)专门为美国军品清单第四类控制的混合式火箭发动机而设计的部件,这些发动机用于航行距离不低于300km的火箭、导弹或无人机。

(5)专门为美国军品清单第四类控制的增压燃烧推进系统而设计的部件。

(6)专门为美国军品清单第四类控制的物项而设计的构件、板材及制备件。

(7)其他地方未提及的专门为受(1)~(4)或美国军品清单第四类控制的物项而设计的部件、配件及附件。

(三)美国清单与瓦森纳清单的主要区别

与瓦森纳清单相比,美国清单有3个方面的主要变化:

(1)对应瓦森纳清单中的9.A.4“运载火箭及航天器”的9A004条目下的子类扩充为11个子类,增加了对太空望远镜及国际空间站的控制。增加了航天器类的9A515条目以及与运载火箭、导弹、火箭相关物项的9A604条目。

(2)瓦森纳清单中的9.A.5~9.A.9火箭发动机类转到军品清单。另外,对应9.A.6“液体火箭发动机的部件”,美国清单增加了9A106条目。

(3)对应瓦森纳清单中的9.A.10“专门为运载火箭或航天器设计的构件”,美国清单9A010条目下的小类与瓦森纳清单有重大调整。

通过对比两份清单可以看出,总体来说,与瓦森纳安排相比,美国对航天的管制范围更广,也更严格。

四、两份两用品清单对航天产品限制的重点

无论是瓦森纳清单还是美国清单,都把航天领域几乎所有产品视为两用品,受到不同程度的出口限制。

瓦森纳清单涵盖的7类航天产品包括下述所有航天产品的物项,按系统层级划分为最终项、分系统或部件两类。

(1)最终项。包括所有运载火箭、各种卫星、各种空间探测器、星载设备、地面设备。

(2)分系统或部件。重点包括:

1) 运载火箭下一层级的各种火箭推进系统、火箭发动机及其部件。

2)各种卫星有效载荷,主要用于导航卫星、通信卫星、侦察卫星,主要包括15种,分别是宽带螺旋管、原子钟、高性能电信产品、应用跳频技术的扩频无线电设备、运用密码技术产生扩频码的信息安全设备、使用量子密码或其他密码技术的信息安全产品、固态探测器、图像增强管、成像传感器、光学传感器的专用配件、成像相机、高性能光学产品、非球面光学元器件、高性能雷达、主动控制航天器的结构部件。

从美国清单来看,美国对航天产品的限制范围更广、更严格,除了上述瓦森纳清单限制的项目外,美国清单中增加了两项,即詹姆斯·韦伯空间望远镜及国际空间站。另外,美国把火箭发动机及其部件转移到军品清单中,对火箭推进系统的限制更加严格。

综合来看,两份清单对航天领域出口限制的重点在两个方面,一是卫星有效载荷,包括侦察卫星、遥感卫星、导航卫星、通信卫星的有效载荷;二是火箭推进系统及部件。

五、对我国航天军民融合发展的启示

瓦森纳安排及美国出口管制制度对航天产品出口的限制给我国的航天发展带来不利的影响,详细分析和比较两份两用品清单,对我国航天领域军民融合具有以下深刻启示。

(一)我国航天领域军民融合发展的重点领域和方向是火箭推进系统和卫星有效载荷

两份清单所限制的重点恰好是我国航天军民融合发展的重点领域和方向,即火箭推进系统和卫星有效载荷。目前我国的航天企业有专门的液体火箭推进系统研发生产机构、固体火箭推进系统研发生产机构,以及卫星有效载荷研究院。但是这些研发机构的力量和投入与实现航天强国的目标相比还有一定的差距。

(二)我国航天军民融合发展的途径是国际合作与独立研发并举

首先,美国、俄罗斯、乌克兰、英国、法国、德国这些世界上的航天强国都是瓦森纳安排的成员国,都受到瓦森纳安排的约束,而美国又单独对包括航天产品在内的两用品实行更加严格的出口管制。所以,与上述各国进行航天合作的条件是不一样的,需要区别对待。

(1)与美国的航天合作是极为困难的。

(2)与英国、法国、德国等北约成员国家的合作是有限的。比如,与法国进行航天合作的领域极为有限,目前有海洋卫星方面的合作,但是在运载火箭推进系统、具有军事价值的卫星有效载荷等方面的合作受到严格的限制。

(3)与乌克兰的合作具有一定的风险。一方面乌克兰在发动机领域具有优势,与我国有较为深入的合作,同时乌克兰把瓦森纳第九类清单视为参考清单,这份清单对乌克兰的约束力比较弱,目前来看乌克兰具有较高的合作价值。另一方面也要看到,乌克兰是北约成员国家,与美国的关系越来越密切,从长远来看,与乌克兰的合作存在安全上的风险,需要我国相关决策部门提前谋划应对方案。

(4)与俄罗斯的合作应态度坚决。虽然俄罗斯也是瓦森纳安排成员国,但与乌克兰相似,俄罗斯同样把瓦森纳第九类清单视为参考清单,基本不受清单的约束。另外,瓦森纳安排强调参加国在自愿的基础上交换信息,与美国的出口管制相比,强制性差许多。还有,俄罗斯不是北约成员国,并且受到美国的各种制裁,存在与中国进行航天合作的强大动力。鉴于俄罗斯在火箭推进系统及卫星有效载荷方面都有较强的技术实力,与俄罗斯进行航天合作应态度坚决,竭力排除各种干扰因素。

其次,在国际合作之外,我国要重视在运载火箭推进系统及有效载荷方面的独立自主研发工作。在研发过程中,除了要加大对现有研发机构的投入之外,还要充分利用民营的资本、技术和人才。走军民融合之路,对提高我国的航天能力是大有可为的。

猜你喜欢
军品航天器部件
2022 年第二季度航天器发射统计
小议国内军品市场特点与营销策略
军工企业军品单机配套立项风险评价浅析军品
某横向军品项目快速集成研制的创新实践
奥迪e-tron纯电动汽车的高电压部件(下)
一种陀飞轮表的双秒轮结构
2019 年第二季度航天器发射统计
现代汉字的两种分析法与国家文字规范(四)
从全球军工百强看世界军品生产发展态势
2018 年第三季度航天器发射统计