高強、汪慶雷、鄭宇峰、田京崗、盧衛(wèi)建 /北京航天發(fā)射技術研究所

研制全周期是指從型號論證階段開始，歷經(jīng)方案階段、工程研制階段，直至定型階段。研制過程中，發(fā)射設備不僅需要完成功能/性能試驗考核和各種環(huán)境、可靠性試驗，還需參加其它系統(tǒng)的定型試驗和靶場飛行試驗。配置數(shù)量過少，在規(guī)定進度條件下，發(fā)射裝備很多試驗無法充分進行，導致產(chǎn)品交付后頻繁暴露故障。一種型號發(fā)射設備研制全周期內(nèi)究竟需要多少樣本量？因為影響因素比較多，長期以來，一直靠老經(jīng)驗、老辦法，參考國外現(xiàn)成標準，或者視經(jīng)費保證情況確定發(fā)射設備配置數(shù)量，缺乏系統(tǒng)梳理。確定合理的發(fā)射設備數(shù)量，既能保證研制進度，滿足各項試驗要求，提升產(chǎn)品可靠性，又能有效利用經(jīng)費，具有重要意義。

一、發(fā)射設備組成及特點

1.組成

發(fā)射設備主要指在發(fā)射陣地直接實施發(fā)射任務的裝備，一般由底盤、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)等分系統(tǒng)以及發(fā)射裝置(含發(fā)射臺、發(fā)射筒等大型結構單機)組成，其中底盤、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等分系統(tǒng)又由許多機電類單機和電氣類單機組成。將發(fā)射設備整體作為整機，細分為單機和分系統(tǒng)，某典型發(fā)射設備組成如表1所示。

表1 某典型發(fā)射設備組成

2.特點

（1）可靠性要求高

發(fā)射設備可靠性對火箭發(fā)射有重要影響，特別是進入發(fā)射流程的發(fā)射設備。為確保適時發(fā)射，不允許發(fā)射設備在預警時間或發(fā)射窗口內(nèi)出現(xiàn)任何故障，不允許因設備維修而推遲火箭發(fā)射時間，確保按時、可靠、安全發(fā)射，這就要求發(fā)射設備具有較高的可靠性。

（2）使用環(huán)境惡劣

與長期貯存、一次性使用的運載火箭相比，發(fā)射設備貯存與使用交替進行，一次使用時間從幾小時至數(shù)十小時，累計工作時間可達數(shù)千小時。發(fā)射設備多在野外環(huán)境重復使用，會遇到風、霜、雨、雪、太陽暴曬、鹽霧、濕熱、高海拔、高溫、低溫和低等級道路等氣候條件和環(huán)境條件，發(fā)射設備環(huán)境適應性試驗顯得尤為重要。

（3）功能/性能復雜

發(fā)射設備要完成火箭的運輸、吊裝、調(diào)平、起豎、瞄準、測控、供配電、發(fā)射等功能，要滿足技術陣地、發(fā)射陣地等不同場合使用需求，因此需要進行各種工況下的功能/性能試驗。

二、發(fā)射設備配置數(shù)量的影響因素

為驗證設計的準確性和考核戰(zhàn)術技術性能指標，在研制過程中需要進行一系列試驗來發(fā)現(xiàn)設計不足、考核工藝質(zhì)量和材料潛在缺陷。試驗是考核產(chǎn)品功能、性能、環(huán)境適應性、可靠性等是否達到規(guī)定要求的重要手段，是研制過程的重要環(huán)節(jié)，也是確定產(chǎn)品配置數(shù)量的重要依據(jù)。

1.試驗項目

按照不同劃分依據(jù)，發(fā)射設備試驗項目有不同的分類方法。按研制階段劃分，有方案、初樣、試樣、定型等階段試驗。按照試驗對象劃分，有元器件、原材料試驗，單機試驗，部組件試驗，分系統(tǒng)級和系統(tǒng)級試驗等。按照試驗性質(zhì)劃分，有原理性試驗、系統(tǒng)性試驗、鑒定性試驗和抽檢試驗等。按試驗目的劃分，有研究性試驗和鑒定性試驗。環(huán)境試驗包括高溫試驗、低溫試驗、高海拔試驗、淋雨試驗、太陽日照試驗、大風試驗、夜間操作試驗等。此外，根據(jù)通用質(zhì)量特性，可分為可靠性試驗、維修性試驗、測試性試驗、保障性試驗等。

（1）功能/性能試驗

完成生產(chǎn)的發(fā)射設備，首先要進行功能/性能試驗，驗證是否滿足設計功能/性能指標要求。發(fā)射設備功能/性能試驗包括功能監(jiān)視和性能測量，如淋雨試驗、運輸試驗、調(diào)平起豎試驗等，是發(fā)射設備出廠前必須進行的試驗。

發(fā)射設備在方案階段一般是針對采用新技術的關鍵單機和系統(tǒng)，進行原理性功能/性能試驗驗證，這種試驗具有探索的特點，對產(chǎn)品投產(chǎn)子樣數(shù)量、研制經(jīng)費和研制進度產(chǎn)生影響。初樣和試樣階段驗證接口的功能/性能，如與其它系統(tǒng)的合練試驗和飛行試驗，至少需要1套完整的初樣和試樣技術狀態(tài)發(fā)射設備。在定型階段，一般將試樣技術狀態(tài)發(fā)射設備改裝成定型技術狀態(tài)，再進行相應功能/性能試驗。

（2）環(huán)境試驗

發(fā)射設備的功能/性能在標準大氣條件下符合要求，并不能說明其能夠在極端環(huán)境下正常使用，也不能說明其可靠性指標滿足要求，必須根據(jù)發(fā)射設備使用環(huán)境和任務剖面進行環(huán)境與可靠性試驗，作為判斷其環(huán)境和可靠性指標是否滿足設計要求的依據(jù)。如初樣或試樣階段的單機需要進行高溫、低溫、濕熱等環(huán)境試驗，單機環(huán)境試驗完成后，進行發(fā)射設備整體環(huán)境試驗。有些試驗后的產(chǎn)品，如霉菌和鹽霧試驗后不能作為正式產(chǎn)品交付，策劃時需要考慮增加這部分產(chǎn)品數(shù)量。

（3）可靠性試驗

長期以來，發(fā)射設備因為“不上天”“可維修”等使用特點，平時訓練可以通過提前維修、加強測試和備份保障等措施提升任務可靠度，導致發(fā)射設備可靠性設計得不到足夠重視，可靠性問題一直沒有得到很好的系統(tǒng)解決。部分發(fā)射設備受到經(jīng)費、進度的限制，只投產(chǎn)1件鑒定產(chǎn)品進行試驗驗證，忽視提高產(chǎn)品固有可靠性。

單機和分系統(tǒng)可靠性試驗。發(fā)射設備在初樣階段進行單機可靠性摸底試驗和可靠性增長試驗，試樣階段或定型階段進行可靠性鑒定試驗，如空調(diào)、電站、變矩器、變速器和分動器等根據(jù)相應的行業(yè)標準試驗要求確定子樣數(shù)量，進行臺架試驗、疲勞壽命試驗等。此外，還要考慮結構件極限強度試驗、疲勞試驗所需的產(chǎn)品數(shù)量。

發(fā)射設備整體可靠性試驗。很多情況下，單機的高可靠性并不意味著整體的高可靠性，因此應進行發(fā)射設備整體可靠性試驗。如初樣階段生產(chǎn)1套完整的初樣技術狀態(tài)發(fā)射設備，進行可靠性摸底試驗或增長試驗，試樣階段生產(chǎn)1套完整的試樣技術狀態(tài)發(fā)射設備，進行可靠性鑒定試驗，可靠性鑒定試驗考慮是否可以采信可靠性增長試驗的試驗數(shù)據(jù)。

2.試驗周期

試驗周期影響產(chǎn)品配置數(shù)量。如在定型階段，發(fā)射設備一方面要參加高溫、低溫等定型試驗，另一方面要同時參加定型飛行試驗，則至少需要2套發(fā)射設備完成相應任務。此外，在研制過程中，若還需要進行故障診斷試驗、維修性試驗、保障性試驗，也要配置相應數(shù)量的產(chǎn)品。

3.試驗消耗

在試驗過程中是否消耗也是影響產(chǎn)品數(shù)量的因素。發(fā)射設備不同于一次性使用的火箭，發(fā)射設備多次使用，部分產(chǎn)品有使用次數(shù)或使用時間的限制。如在進行發(fā)射試驗或飛行試驗時，發(fā)射筒、發(fā)射臺、動力裝置結構件等承受發(fā)動機燃氣流沖刷，不能超出其使用次數(shù)，超出規(guī)定使用次數(shù)，需要根據(jù)彈射試驗和飛行試驗次數(shù)來確定試驗消耗的產(chǎn)品數(shù)量。

4.試驗技術標準規(guī)范

發(fā)射設備試驗一般按照相應的試驗技術標準規(guī)范確定發(fā)射設備數(shù)量,如機動發(fā)射裝置，既參考航天產(chǎn)品標準，也參考車輛行業(yè)標準；底盤、柴油機組、液壓系統(tǒng)等一般參照行業(yè)規(guī)范。部分涉及發(fā)射設備配置數(shù)量的標準如表2所示。

從表2可以看出，GJB 899A規(guī)定：可靠性鑒定試驗方案所需樣品數(shù)量應按合同規(guī)定，或由承制方與訂購方商定。若無具體規(guī)定時，至少應有2臺設備接受試驗。GJB4527-2002規(guī)定：機動發(fā)射設備的底盤配置數(shù)量，對于基型車，試驗樣車數(shù)量3～5輛。幾乎所有的試驗標準均規(guī)定試驗樣機為2臺以上，但對于機動發(fā)射裝置這種大型裝備，單件產(chǎn)品價值高，不同于軍用卡車等生產(chǎn)數(shù)量大的裝備，其產(chǎn)品數(shù)量往往不能完全按照標準執(zhí)行，在執(zhí)行這些標準時，需要根據(jù)實際情況，由承制方與訂購方商定。

表2 部分涉及發(fā)射設備配置數(shù)量的標準匯總表

三、示例

以某型號發(fā)射設備為例，分析其在研制全周期內(nèi)產(chǎn)品配置數(shù)量。

1.方案階段

根據(jù)論證方案，確定關鍵技術，生產(chǎn)原理樣機，進行原理性試驗。方案階段確定的產(chǎn)品與數(shù)量如表3所示。

表3 方案階段產(chǎn)品名稱與數(shù)量

2.初樣和試樣階段

在初樣和試樣階段，對單機而言，根據(jù)單機產(chǎn)品的可靠性試驗規(guī)范，分別投產(chǎn)發(fā)動機、分動箱、液壓缸等進行可靠性增長試驗和可靠性鑒定試驗。對整機而言，在初樣階段生產(chǎn)2套完整的發(fā)射設備，1套用來進行各項功能、性能試驗，之后進行整體可靠性增長試驗；另1套用來參加系統(tǒng)發(fā)射設備聯(lián)試及多發(fā)彈射試驗。在試樣階段生產(chǎn)2套完整的發(fā)射設備，1套完成飛行試驗，另1套用于進行整體可靠性鑒定試驗；同時生產(chǎn)1 套發(fā)射設備各系統(tǒng)重要單機，作為可靠性試驗子樣，進行可靠性鑒定試驗。根據(jù)飛行試驗次數(shù)，增加發(fā)射筒和動力裝置等1套結構件；根據(jù)貯存試驗要求，增加2套非金屬件。初樣和試樣階段產(chǎn)品名稱與數(shù)量如表4所示。

表4 初樣和試樣階段產(chǎn)品名稱與數(shù)量

3.定型階段

在定型階段，發(fā)射設備技術狀態(tài)變化少，因此將試樣發(fā)射設備按照定型狀態(tài)改制，改制后1套發(fā)射設備繼續(xù)配合武器系統(tǒng)完成定型階段飛行試驗，另1套發(fā)射設備參加定型階段的高低溫、高海拔等環(huán)境試驗，既滿足了研制進度，又增加了產(chǎn)品子樣，提高了產(chǎn)品可靠性。

四、結論

筆者基于發(fā)射設備試驗分析，探討了影響發(fā)射設備數(shù)量配置的因素，為研制全周期內(nèi)發(fā)射設備數(shù)量配置提供參考，提出以下建議。

一是保證研制過程中發(fā)射設備子樣數(shù)量。受研制經(jīng)費等因素制約，發(fā)射設備往往子樣少，根據(jù)單臺裝備、一次試驗獲取的數(shù)據(jù)對某項性能指標進行結果評估，沒有考慮設備性能的個體差異，試驗數(shù)據(jù)不足，不具備統(tǒng)計分析條件，較少數(shù)量子樣的試驗無法充分暴露設備的潛在問題，必須配置合理的子樣數(shù)量進行可靠性試驗，才能提高發(fā)射設備可靠性水平。

二是發(fā)射設備試驗策劃要綜合考慮、統(tǒng)籌安排，實物試驗與虛擬試驗相結合，獨立功能項目與日常數(shù)據(jù)收集積累相結合，功能試驗、環(huán)境試驗與可靠性試驗相結合，研究性試驗與鑒定、使用相結合等，確保試驗方案的科學性、經(jīng)濟性，從而確定合理產(chǎn)品配置數(shù)量。