◎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(chǎn)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(xiàn)再入飛行器地面設備產(chǎn)品成本控制、提升設計效率，以產(chǎn)品化通用化設計思路為指導，進行再入飛行器地面設備產(chǎn)品化通用化研制模式的探索，建立典型零件產(chǎn)品化選型目錄手冊，制定典型產(chǎn)品的產(chǎn)品化標準圖樣，研制了吊具產(chǎn)品化快速設計軟件，實現(xiàn)了多型號共用的通用化產(chǎn)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(xiàn)實意義。

產(chǎn)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(xiàn)思想的轉變和理念的更新。以往研制的產(chǎn)品各型號間的技術方案產(chǎn)品化通用化差，產(chǎn)品零件種類繁多，低水平重復工作量大，由此導致技術狀態(tài)控制、可靠性、質(zhì)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(yè)自身發(fā)展的角度來講，均需要大力推進產(chǎn)品化研制模式，堅持走產(chǎn)品化道路，圍繞核心和關鍵技術進行產(chǎn)品開發(fā)和創(chuàng)新。

一、吊具產(chǎn)品化研制模式實踐

一是吊具產(chǎn)品化研制模式的可行性分析。

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)產(chǎn)品化之后，可使吊具類產(chǎn)品圖紙設計量大幅度降低，因此對整個吊具實行產(chǎn)品化具有較高可行性和必要性。

二是吊具產(chǎn)品化研制模式分析。

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

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

產(chǎn)品價值BB清單梳理:根據(jù)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(chǎn)品化工作的條件，形成分階段產(chǎn)品化的零部件目錄。

吊具零部件產(chǎn)品化整合:根據(jù)現(xiàn)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(jīng)過強度校核后，形成了產(chǎn)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(chǎn)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(jù)載荷劃分為300kg、600kg、1000kg及1000kg以上幾個區(qū)間，不同載荷對應不同參數(shù)的零件，設計時根據(jù)載荷范圍進行選取。

吊具零部件標準模型庫建立:按照產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品化思路設計吊具產(chǎn)品。根據(jù)產(chǎn)品化分析，對可以進行產(chǎn)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(xù)實際生產(chǎn)使用情況，掌握了解產(chǎn)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(chǎn)品化標準制定。

基于實際產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品化零部件以標準的形式進行固化，要求后續(xù)所有吊具設計過程中嚴格執(zhí)行標準規(guī)定，實現(xiàn)產(chǎn)品化研制模式的標準化、規(guī)范化?！兜蹙叩湫土悴考a(chǎn)品化標準》中規(guī)定了吊掛、球型墊圈、連接耳等11種零部件的技術規(guī)格、材料屬性、選用依據(jù)及驗收標準。將標準下發(fā)到外協(xié)生產(chǎn)廠，設計時根據(jù)載荷范圍進行選取，無需繪制圖紙，生產(chǎn)廠根據(jù)標準可以完成生產(chǎn)制造相關工作。

五是吊具產(chǎn)品化快速設計軟件開發(fā)實踐。

在產(chǎn)品化研制模式實現(xiàn)的基礎上，為實現(xiàn)再入飛行器吊具的產(chǎn)品化設計，根據(jù)《再入飛行器地面機械設備吊具類典型零件產(chǎn)品化選型目錄手冊》及《吊具典型零部件產(chǎn)品化標準》，基于Creo2.0設計軟件進行二次開發(fā)，以參數(shù)化驅(qū)動、三維數(shù)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(xiàn)節(jié)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(chǎn)品化工作為基礎，將吊具零件分類為可以實現(xiàn)產(chǎn)品化系列化的零部件與自制件、標準件，根據(jù)《吊具典型零部件產(chǎn)品化標準》內(nèi)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(chǎn)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(tǒng)中的重要組成部分，它主要完成對戰(zhàn)略戰(zhàn)術再入飛行器以及地面發(fā)射裝置等產(chǎn)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(xiàn)有的再入飛行器和地面發(fā)射裝置的測試接口不統(tǒng)一，各類產(chǎn)品的測試接口作為產(chǎn)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(chǎn)品所需的檢測氣壓也受總體要求限制未能統(tǒng)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(xiàn)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(jiān)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(xiàn)有的定制式配氣箱模式成本高、效率低，已經(jīng)不適應型號研制要求，急需對再入飛行器配氣箱產(chǎn)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(yōu)化以及地面試驗，設計狀態(tài)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(tǒng)、控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有各自的箱體，兩者獨立并通過網(wǎng)線連接。

配氣系統(tǒng)采用手動控制方式，可完成手動調(diào)壓，手動充氣，緊急停止放氣等過程，通過數(shù)字顯示儀表監(jiān)視壓力輸出?？刂婆c數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用觸摸屏一體工控機，與可編程需控制器PLC過程全部調(diào)壓過程控制，數(shù)據(jù)采集顯示功能。

二是配氣系統(tǒng)技術方案。

配氣系統(tǒng)是配氣箱的關鍵部分，決定整個系統(tǒng)方案。配氣系統(tǒng)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(xiàn)接口通用化、單元多功能化、模塊可拆卸。

三是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術方案。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(shù)據(jù)保存在計算機硬盤中。同時可將采集到的壓力數(shù)據(jù)以曲線的方式在顯示器上描述。

四是產(chǎn)品加工調(diào)試。

按照上述技術方案進行產(chǎn)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(xiàn)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(xù)思路

通過對上述2種產(chǎn)品的產(chǎn)品化通用化研制設計，并將成果應用到實際產(chǎn)品設計過程與客戶裝備中，制定了相關的標準，完成產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品化研制應用，由傳統(tǒng)的底層零部件堆砌式設計方法更新為產(chǎn)品化系列化設計思路，利用產(chǎn)品化資源庫，進行模塊的組合化設計應用，應用效果明顯。經(jīng)型號使用驗證，產(chǎn)品化研制模式有效提高了響應客戶需求的速度，規(guī)范了接口標準，實現(xiàn)了模塊資源的互換，有效提升了產(chǎn)品利用率。通過產(chǎn)品化研制模式的應用，新產(chǎn)品開發(fā)周期大幅度縮減。產(chǎn)品化設計應用帶來了可觀的經(jīng)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(jīng)成功應用到該型戰(zhàn)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(chǎn)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(xiàn)了一機多用。

后續(xù)，再入飛行器相關地面設備將進一步開展產(chǎn)品化、通用化設計，包括托架、再入飛行器包裝箱及發(fā)射箱等產(chǎn)品，最大可能實現(xiàn)產(chǎn)品化、通用化，并將產(chǎn)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。