天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司 朱迎新 周國(guó)星 劉月鵬 楊 瑞

當(dāng)前，我國(guó)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)已進(jìn)入新的發(fā)展階段，呈現(xiàn)出新的特征，同時(shí)面臨新的挑戰(zhàn)。中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司黨組書記、董事長(zhǎng)吳燕生指出，加快推動(dòng)由“保成功、保交付、保增長(zhǎng)”向“高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)和國(guó)防建設(shè)”（以下簡(jiǎn)稱“三高”）轉(zhuǎn)變。探究火箭總裝及測(cè)試的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)對(duì)于提升檢驗(yàn)檢測(cè)效率、提高火箭裝配質(zhì)量和控制施工成本等方面有著重要意義。完善的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)能夠使火箭總裝及測(cè)試的過(guò)程可控可追溯，在一定程度上避免低層次人為或重復(fù)性質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，滿足我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的要求。

一、新一代運(yùn)載火箭總裝及測(cè)試的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)與“三高”發(fā)展要求存在的差距

受多方面因素綜合影響，新一代運(yùn)載火箭總裝及測(cè)試的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)與“三高”發(fā)展要求存在差距，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

一是總體檢驗(yàn)水平有待提高。一方面，由于檢驗(yàn)人員工作年限尚短、經(jīng)驗(yàn)較少，自身水平不高，未能做到對(duì)質(zhì)量問(wèn)題的完全把關(guān)和預(yù)防，沒有把質(zhì)量問(wèn)題消滅在“萌芽階段”，偶有發(fā)生“檢不準(zhǔn)、檢不快”“錯(cuò)漏檢”的現(xiàn)象。另一方面，檢驗(yàn)人員目前在檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)流程、檢驗(yàn)點(diǎn)等方面沒有形成一套成熟可靠、規(guī)范健全的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)。

二是部分工序檢測(cè)效率不高或不能達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)。檢測(cè)工裝設(shè)備不合適或缺少，將導(dǎo)致部分工序進(jìn)行時(shí)檢測(cè)效率不高或不能達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)，具體表現(xiàn)在2個(gè)方面：一方面，部分項(xiàng)目進(jìn)行導(dǎo)通阻值與絕緣性能檢測(cè)時(shí)，缺少與之對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)接電纜，只能使用表筆線直接接觸箭體上插頭的插針與屏蔽層進(jìn)行操作。由于插針與屏蔽層之間間隙較小，檢測(cè)十分不便，項(xiàng)目進(jìn)行效率不高。另外，表筆線直接接觸點(diǎn)位會(huì)對(duì)箭上的插針和屏蔽層造成磨損。另一方面，檢驗(yàn)人員進(jìn)行保壓檢測(cè)時(shí)，未充分利用箭上管路系統(tǒng)布置的壓力傳感器測(cè)點(diǎn)，僅通過(guò)地面配氣臺(tái)與高壓軟管搭建檢測(cè)系統(tǒng)，在保壓結(jié)束后讀取壓力示數(shù)，未能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)。

三是存在易錯(cuò)難檢驗(yàn)項(xiàng)目?；鸺w自身涉及的技術(shù)和工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度很高，必然存在一些易錯(cuò)難檢驗(yàn)項(xiàng)目：首先是產(chǎn)品固有特性及工藝性限制，檢查項(xiàng)目的位置難以觸及。例如，儀器設(shè)備的電連接器插接插頭較多且安裝位置較近，同時(shí)艙內(nèi)操作空間小，插接時(shí)操作困難，插接后難以檢查。其次是箭體加工誤差或變形等因素，使檢測(cè)項(xiàng)目控制難度增加。對(duì)于無(wú)固定理論長(zhǎng)度的捆綁連桿，需要在工作平臺(tái)上對(duì)連桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，捆綁連桿兩拉耳之間的水平度、捆綁連桿長(zhǎng)度的變化量檢測(cè)難于控制。最后是部分產(chǎn)品外觀完全一致，未采取“防差錯(cuò)”設(shè)計(jì)，且產(chǎn)品圖號(hào)噴涂或電刻不夠醒目，安裝檢查時(shí)易混淆。

二、探究新一代運(yùn)載火箭總裝及測(cè)試的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

面對(duì)與“三高”發(fā)展要求存在的差距，為保證每一次發(fā)射任務(wù)圓滿成功，新一代運(yùn)載火箭總裝及測(cè)試團(tuán)隊(duì)不斷探索檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，下面將從火箭總裝及測(cè)試中的8個(gè)方面分別探究其檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)手段。

1.快速識(shí)別極性產(chǎn)品安裝

極性產(chǎn)品安裝涉及箭上和箭下2個(gè)部分。箭下產(chǎn)品主要是地面配氣系統(tǒng)中的濾網(wǎng)過(guò)濾器和麂皮過(guò)濾器，這兩種過(guò)濾器殼體外部均刻有箭頭標(biāo)識(shí)。在進(jìn)行氣密檢漏時(shí)，系統(tǒng)中過(guò)濾器的數(shù)量多達(dá)幾十個(gè)，檢驗(yàn)人員需要逐個(gè)核對(duì)箭頭標(biāo)識(shí)來(lái)辨別過(guò)濾器安裝方向的正確性。但過(guò)濾器兩端連接高壓軟管以后，箭頭標(biāo)識(shí)經(jīng)常在貼近地面一側(cè)，并且過(guò)濾器兩端被束縛，不易轉(zhuǎn)動(dòng)，檢查時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

通過(guò)研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，總裝及測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)使用的過(guò)濾器共有3種圖號(hào)，其殼體的可拆卸端均為出口，通過(guò)外觀形狀便可對(duì)過(guò)濾器的方向快速準(zhǔn)確地作出判斷，不必刻意核對(duì)箭頭標(biāo)識(shí)。檢驗(yàn)人員采用此方法，極大地縮短了識(shí)別過(guò)濾器方向的時(shí)間，提升了氣密檢漏中地面準(zhǔn)備工序的檢驗(yàn)效率。因此，箭上的單向閥、電磁閥、卸荷開關(guān)、孔板等極性產(chǎn)品除了用箭頭標(biāo)識(shí)辨識(shí)方向外，均可通過(guò)外觀形狀快速準(zhǔn)確地作出判斷。

2.采用標(biāo)識(shí)檢驗(yàn)法

標(biāo)識(shí)檢驗(yàn)法主要用于區(qū)分外觀相似、檢查時(shí)容易混淆的產(chǎn)品。標(biāo)識(shí)包含顏色標(biāo)識(shí)、數(shù)量標(biāo)識(shí)、文字標(biāo)識(shí)等。例如，在搭建氣檢配氣系統(tǒng)時(shí)，配氣臺(tái)面板操作開關(guān)、配氣臺(tái)氣體出口與箭上接口，容易發(fā)生三者不對(duì)應(yīng)的情況，尤其是配氣臺(tái)出口壓力相同或者箭上接口通徑相同時(shí)，更是增加了因上述3個(gè)因素不對(duì)應(yīng)而發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的概率。

為應(yīng)對(duì)上述情況，在配氣臺(tái)操作面板分別粘貼開關(guān)所控制通道的文字標(biāo)識(shí)，明確每個(gè)開關(guān)所控制的通道；針對(duì)配氣系統(tǒng)的地面高壓軟管較長(zhǎng)的特點(diǎn)，在高壓軟管的兩端分別粘貼不同數(shù)量的色環(huán)標(biāo)識(shí)；高壓軟管與配氣臺(tái)連接后，記錄軟管粘貼的色環(huán)數(shù)量與操作面板開關(guān)文字標(biāo)識(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；高壓軟管與箭上接口連接時(shí)，按照上述已經(jīng)明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系連接。色環(huán)標(biāo)識(shí)與文字標(biāo)識(shí)的結(jié)合檢驗(yàn)，有效提高了檢驗(yàn)人員檢查配氣系統(tǒng)的地面高壓軟管連接狀態(tài)的效率與準(zhǔn)確率。

3.形跡檢驗(yàn)

箭體出廠零部組件的清點(diǎn)檢查是一項(xiàng)繁瑣的工作，不僅耗費(fèi)人力，還極易發(fā)生零部組件種類、數(shù)量清點(diǎn)錯(cuò)誤的情況，采用形跡檢驗(yàn)?zāi)苡行У亟鉀Q該問(wèn)題。形跡檢驗(yàn)是將零部件、工具等，在包裝箱內(nèi)將物品的投影形狀描畫出來(lái)，按其投影形狀嵌入凹模進(jìn)行定位的檢驗(yàn)手段。形跡檢驗(yàn)尤其適用于箭體出廠時(shí)檢查清點(diǎn)裝箱零部組件的種類數(shù)量。首先利用廢舊包裝箱制作凹模，其次按照位置將單機(jī)產(chǎn)品、火工裝置等的安裝附件及緊固件一一安放，最后在出廠核對(duì)時(shí)一目了然，且便于各種零件在發(fā)射場(chǎng)的取用。

4.專用檢測(cè)轉(zhuǎn)接電纜、轉(zhuǎn)接盒與跨接導(dǎo)線

箭上儀器與電纜的導(dǎo)通阻值與絕緣性能檢測(cè)是箭體總裝及測(cè)試中的一項(xiàng)重要工作，可以驗(yàn)證傳感器是否正常、電連接器插接是否到位、箱內(nèi)傳感器導(dǎo)線壓接是否合格等。對(duì)于以脫拔插座、密封法蘭為代表的檢測(cè)點(diǎn)位繁多的檢測(cè)項(xiàng)目，僅使用傳統(tǒng)的兩根表筆線已不能滿足高效率完成檢測(cè)任務(wù)的要求。為提升檢測(cè)效率，針對(duì)箭上不同的檢測(cè)位置，檢驗(yàn)檢測(cè)人員制作專用檢測(cè)轉(zhuǎn)接電纜、轉(zhuǎn)接盒與跨接導(dǎo)線。

例如，在檢測(cè)箭上接口的絕緣性能時(shí)，轉(zhuǎn)接電纜的一端與箭上接口連接，另一端與轉(zhuǎn)接盒連接，轉(zhuǎn)接盒上的點(diǎn)位排列順序與箭上接口一一對(duì)應(yīng)，使用跨接導(dǎo)線將轉(zhuǎn)接盒上的的檢測(cè)點(diǎn)位串聯(lián)，使轉(zhuǎn)接盒上的點(diǎn)位全部導(dǎo)通。檢測(cè)轉(zhuǎn)接盒第一個(gè)點(diǎn)位與另外任意一點(diǎn)位絕緣，則第一個(gè)點(diǎn)位與其他點(diǎn)位均絕緣，以此類推。檢驗(yàn)檢測(cè)人員使用轉(zhuǎn)接電纜、轉(zhuǎn)接盒和跨接導(dǎo)線后，不需要逐個(gè)檢測(cè)點(diǎn)位之間的絕緣性，減少了表筆線直接接觸箭上接口造成的磨損。

5.提高氦質(zhì)譜泄漏檢測(cè)覆蓋率

氦質(zhì)譜泄漏檢測(cè)多用于液體運(yùn)載火箭燃系統(tǒng)增壓輸送管路的接頭、法蘭盤等位置。但閥門在發(fā)射場(chǎng)時(shí)有內(nèi)漏、漏率超標(biāo)，以及增壓氣瓶系統(tǒng)在發(fā)射場(chǎng)出現(xiàn)保壓不符合技術(shù)指標(biāo)等情況。表明僅使用常規(guī)的皂泡法對(duì)箭上增壓輸送管路進(jìn)行氣密性檢測(cè)已經(jīng)不能滿足運(yùn)載火箭高可靠性的要求。因此，有必要在皂泡法檢漏的基礎(chǔ)上增加一次氦質(zhì)譜泄漏檢測(cè)。提高氦質(zhì)譜泄漏檢測(cè)覆蓋率后，全箭約90%的管路系統(tǒng)都進(jìn)行了皂泡法檢漏與氦質(zhì)譜泄漏檢測(cè)的雙重氣密性檢測(cè)，最大限度地保證了箭上管路系統(tǒng)的密封性，提高了運(yùn)載火箭動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性。

6.施加力矩前現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)校準(zhǔn)

運(yùn)載火箭的分離火工裝置、部段殼體、儀器、管路閥門等總裝均采用螺接形式，螺接所涉及緊固件均需使用扭力扳手施加力矩。扭力扳手按公司內(nèi)部程序文件規(guī)定，由專業(yè)的北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所定期檢定。扭力扳手在總裝中屬于高頻次使用量具，損耗嚴(yán)重。若在規(guī)定的檢定周期內(nèi)，扭力扳手施加的力矩達(dá)不到扳手上所顯示的數(shù)值，將會(huì)發(fā)生管路安裝后泄漏等情況。

為保證總裝現(xiàn)場(chǎng)扭力扳手所施加力矩值的準(zhǔn)確性，避免扭力扳手可能在檢定周期內(nèi)失效，有必要在工作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置力矩檢測(cè)校準(zhǔn)裝置。箭體上儀器、閥門等安裝施加力矩前，首先使用扭力扳手在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)校準(zhǔn)設(shè)備上施加5次，每次的力矩值與額定值誤差不超過(guò)5%方可上箭施加。另外，重點(diǎn)部位在力矩施加完成后采用數(shù)顯力矩扳手再?gòu)?fù)校一遍，確保施加的力矩萬(wàn)無(wú)一失。

7.改進(jìn)串聯(lián)單向閥漏率檢測(cè)

串聯(lián)單向閥是運(yùn)載火箭增壓系統(tǒng)慣用的冗余設(shè)計(jì)，常見于箭上的貯箱地面增壓系統(tǒng)、氦引射系統(tǒng)等。單向閥漏率檢測(cè)是檢測(cè)安裝上箭的單向閥在工作壓力下的反向漏氣量，是檢測(cè)閥門啟閉后性能的重要指標(biāo)。串聯(lián)單向閥漏率檢測(cè)的傳統(tǒng)方法是先檢測(cè)上游單向閥漏率，再檢測(cè)下游單向閥漏率。

通過(guò)對(duì)兩個(gè)單向閥之間管路氣體的壓力監(jiān)測(cè)得知，串聯(lián)單向閥啟閉后，兩個(gè)單向閥之間的管路壓力滿足下游單向閥漏率檢測(cè)的要求。因此可以調(diào)整兩個(gè)閥門漏率檢測(cè)順序，先檢測(cè)下游單向閥漏率，再檢測(cè)上游單向閥漏率，達(dá)到對(duì)檢測(cè)項(xiàng)目的改進(jìn)。改進(jìn)后的檢測(cè)方法，減少了地面高壓軟管與箭上接口的拆裝，減少了一次氣體充壓過(guò)程，提升了串聯(lián)單向閥漏率檢測(cè)項(xiàng)目的效率，降低了該檢測(cè)項(xiàng)目的氣體使用量。

8.多媒體圖冊(cè)檢驗(yàn)法

多媒體圖冊(cè)檢驗(yàn)法是把工藝一體化文件要求的檢驗(yàn)點(diǎn)及操作細(xì)則制作成多媒體圖冊(cè)，用可視化的形式將檢驗(yàn)點(diǎn)以及操作步驟表現(xiàn)出來(lái)。檢驗(yàn)人員利用多媒體圖冊(cè)結(jié)合工藝一體化文件的文字描述去檢查裝配的部段，尤其是檢查復(fù)雜的零部件裝配，檢驗(yàn)工作變得極為便捷和準(zhǔn)確，在一定程度上減少了“老人新崗”和“新人新崗”發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的概率。

目前，新一代運(yùn)載火箭正在研究總裝脈動(dòng)生產(chǎn)線將檢驗(yàn)點(diǎn)信息與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)儀器、管路等產(chǎn)品裝配的智能檢驗(yàn)檢測(cè)與質(zhì)量分析。

三、結(jié)束語(yǔ)

新一代運(yùn)載火箭的總裝及測(cè)試是極其復(fù)雜且關(guān)鍵的，因此采取行之有效的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)對(duì)運(yùn)載火箭總裝及測(cè)試的質(zhì)量控制至關(guān)重要。未來(lái)，持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)將會(huì)搭載5G、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、高效益的智能化檢驗(yàn)檢測(cè)，繼續(xù)為后續(xù)型號(hào)任務(wù)圓滿成功提供有力支撐。