王沛琳 陳世奎 孫明偉

摘要 本文基于數(shù)字化背景下，針對(duì)火箭總賬的對(duì)接應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行研究，在論述中文章首先針對(duì)目前我國(guó)在火箭部段總裝對(duì)接工作上所取得一些成就進(jìn)行探討，最后就如何通過(guò)數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)火箭部段總裝的對(duì)接，提升火箭的安全性能提出了一些自己的思考和見(jiàn)解，為推動(dòng)我國(guó)運(yùn)載火箭的發(fā)展提供一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】火箭裝置 部段總裝 自研設(shè)備 數(shù)字化

1 基本現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，隨著我國(guó)的改革開(kāi)放，與外交流也頻繁起來(lái)，我國(guó)也接受了很多國(guó)外先進(jìn)的科學(xué)關(guān)鍵，再加上國(guó)家在科技領(lǐng)域上投入的資金越來(lái)越多，所以我國(guó)的科技實(shí)力也己肉眼可見(jiàn)的速度增長(zhǎng)著。但是由于我國(guó)對(duì)火箭的研究，起步較晚，所以在很多地方都趕不上發(fā)達(dá)國(guó)家?？墒俏覈?guó)從來(lái)沒(méi)有放棄，一直努力鉆研，趕超跨越，日前中國(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司，攻克了大型運(yùn)載火箭數(shù)字化總裝對(duì)接技術(shù)這一難題，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭部段總裝對(duì)接從“手動(dòng)模式”向“數(shù)字化模式”的跨越。

“十、九、八……，點(diǎn)火！起飛！”每一架火箭的升起，都伴隨著熟悉的倒數(shù)聲，我國(guó)目前對(duì)于運(yùn)載火箭的大部段總裝對(duì)接工作，依舊沿用傳統(tǒng)的“目視、人喊、手工推”這三步。但是通過(guò)人用肉眼觀察調(diào)整度，本來(lái)就存在一定的誤差，其次在聲音進(jìn)行傳遞的過(guò)程中還會(huì)有幾秒鐘的誤差，最后多人進(jìn)行一起調(diào)整，共同進(jìn)行手工推動(dòng)對(duì)接，這樣一來(lái)所以難免會(huì)有誤差，我們對(duì)此也應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。

長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭芯級(jí)直徑由現(xiàn)役火箭的3.35米增加到5米，最大燃料貯箱長(zhǎng)度由現(xiàn)役火箭的10米增大到20米，質(zhì)量重達(dá)5噸。直徑和質(zhì)量的增大直接導(dǎo)致火箭裝配難度的增加。直徑增加使得產(chǎn)品高度增加，通過(guò)目測(cè)方法難以準(zhǔn)確判斷調(diào)整量;多人操作使得人為差異較大，實(shí)現(xiàn)同步非常困難;質(zhì)量增加導(dǎo)致手動(dòng)調(diào)整環(huán)節(jié)強(qiáng)度增加。

現(xiàn)在來(lái)看，數(shù)字化總裝對(duì)接技術(shù)是國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行大力研究，并急于熟練應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)。數(shù)字化總裝對(duì)接技術(shù)是基于對(duì)接裝配工藝所形成的新技術(shù)，由計(jì)算機(jī)、數(shù)字化、自動(dòng)化控制等多個(gè)高新科技技術(shù)綜合而成，現(xiàn)在像以美國(guó)為首的一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在火箭裝配中的工程應(yīng)用。我國(guó)的沈陽(yáng)、成都等地的飛機(jī)制造廠也對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了投入建設(shè)。

2 我國(guó)火箭部段總裝對(duì)接應(yīng)用的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)路徑

2.1 建設(shè)目標(biāo)與核心思想

數(shù)字化運(yùn)載火箭體系建設(shè)的目標(biāo)包括以下幾個(gè)方面：

（1）構(gòu)建以數(shù)字樣機(jī)貫穿全生命周期的一體化運(yùn)載火箭，創(chuàng)新研制模式轉(zhuǎn)變，打造基于數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)載火箭研制流程與模式;

（2）瞄準(zhǔn)未來(lái)運(yùn)載火箭核心能力需求，配套建設(shè)數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)與制造平臺(tái);

（3）實(shí)現(xiàn)背景型號(hào)預(yù)先研究的小回路多學(xué)科閉環(huán)設(shè)計(jì)和原理樣機(jī)的驗(yàn)證能力，提升低成本、高可靠、快響應(yīng)、多用途運(yùn)載火箭的研制水平;

（4）對(duì)運(yùn)載火箭的數(shù)字化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)，將各單元綜合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)單元的最優(yōu)利用率，爭(zhēng)取讓運(yùn)載火箭整個(gè)流程都可以是數(shù)字化的研制與管理;

（5）運(yùn)載火箭對(duì)未來(lái)的目標(biāo)就是：1進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以快速優(yōu)化;2可以進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn);3.在進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格且高效，盡量減少失誤;4.可以大批量的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)制造出最多的優(yōu)質(zhì)品;5.對(duì)整個(gè)流程除了單獨(dú)管理以外，還要進(jìn)行綜合性管理，將所有的項(xiàng)目都控制在一個(gè)大框架里。6.爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)載火箭體系建設(shè)。

2.2 我國(guó)火箭部段總裝對(duì)接數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的路徑

研制業(yè)務(wù)模型、產(chǎn)品行為模型和產(chǎn)品工程模型這三部分，構(gòu)成了數(shù)字化運(yùn)載火箭的主要框架體系。本文以此為基點(diǎn)，通過(guò)對(duì)運(yùn)載火箭不同層次，不同角度的研制活動(dòng)，進(jìn)行了其開(kāi)展方式的綜合探討。運(yùn)載火箭的整體研制是非常繁瑣復(fù)雜的，并不是說(shuō)可以由哪一個(gè)部門(mén)或者科研小組就可以單獨(dú)完成的，研制流程是由所有的業(yè)務(wù)板塊綜合形成的，但是雖然綜合卻又形成單獨(dú)的個(gè)體，由于每一個(gè)版塊都代表著運(yùn)載火箭的不同內(nèi)容，所以每一個(gè)業(yè)務(wù)模塊中，又單獨(dú)定義著該模塊的工作內(nèi)容、輸入輸出要求、執(zhí)行部門(mén)、所需遵從的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等信息。

在進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了做出設(shè)計(jì)方案以外，最重要的就是產(chǎn)品行為模型的構(gòu)建，也可以說(shuō)，想要體現(xiàn)一個(gè)人的專業(yè)能力，就看他的產(chǎn)品行為模型做的是否符合設(shè)計(jì)方案，且是否和運(yùn)載火箭的理念相契合。并且，如果想要完成能力單元的構(gòu)建，就要采用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)和手段，這就必然要求采用行為建模的方式，所以說(shuō)產(chǎn)品行為模型也是完成各類業(yè)務(wù)模塊的能力單元的集合。

產(chǎn)品行為模型（即能力單元）受研制業(yè)務(wù)流程驅(qū)動(dòng)，可以生成各類產(chǎn)品工程模型。通過(guò)在研制業(yè)務(wù)模型中對(duì)研制業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析，針對(duì)研制過(guò)程中的瓶頸和重點(diǎn)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，梳理業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)輸入輸出格式，分析現(xiàn)有的業(yè)務(wù)執(zhí)行工作流程，引入數(shù)字化技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，建立數(shù)字化設(shè)計(jì)能力單元，減少設(shè)計(jì)師的重復(fù)勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速、高質(zhì)量設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)目前已經(jīng)完成用于首飛的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭一級(jí)氫箱、一級(jí)箱間段和一級(jí)氧箱的數(shù)字化總裝對(duì)接工作，這標(biāo)志著我國(guó)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭部段總裝對(duì)接從“手動(dòng)模式”向“數(shù)字化模式”的跨越，大型運(yùn)載火箭數(shù)字化總裝對(duì)接技術(shù)這一難題的攻克，并且此次對(duì)接是天津火箭公司自主研制的數(shù)字化總裝對(duì)接裝備首次應(yīng)用于產(chǎn)品正式總裝，也大大縮短了我國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家的航宇公司之間的差距，打破了我國(guó)傳統(tǒng)的運(yùn)載火箭制造模式，使其“更上一層樓”。它最大程度地減少專用裝配、定位、檢驗(yàn)等工具的使用，減少人工操作過(guò)程，全面提升運(yùn)載火箭總裝過(guò)程中的測(cè)量精度、定位精度和對(duì)接精度，提升火箭總裝效率和自動(dòng)化水平，為提升火箭產(chǎn)品裝配質(zhì)量，為重型運(yùn)載火箭技術(shù)積累奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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