试验质量问题分析研究

尹梦薇，淡丽艳，田晓娟，田振宇

（中国航天科技集团公司第四研究院四O一所，陕西 西安 710025）

发动机静强度试验是用试验的方法观察和研究固发结构或构件在静载荷作用下的强度、刚度、稳定性以及应力、变形分布情况，它是验证结构形式的合理性和结构静力分析正确性的重要手段，为研制新型号固发累积设计资料，对改进结构设计、减小结构质量、提高发动机可靠性等方面均有重要参考意义。

发动机静强度试验是发动机在研发阶段的一项重要考核项，强度试验过程中出现的质量安全问题将直接影响到发动机的研制进度，重大的质量问题更有可能导致发动机的损坏，造成严重的经济损失，因此，针对试验过程中暴露出的不足开展质量安全问题分析研究刻不容缓。主要通过对发动机强度试验过程中已出现的质量安全问题进行收集、整理、汇总和分析，联系实际、查找不足、落实整改，同时，举一反三，深化细化质量管理工作，强化技术风险识别与控制，杜绝重大质量问题和事故发生，确保试验任务全面完成。

1 试验质量安全问题

1.1 某发动机壳体外气密试验质量问题

某发动机壳体外气密试验结束后，拆卸试验件壳体前、后裙与前后堵盖的连接螺栓时，试验件壳体前裙有一个螺栓孔中的钢丝螺套被带出群段面2 mm。

1.2 试验工装连接螺栓失效问题

某型号发动机壳体进行壳体外载荷极限考核试验，在正式试验过程中当剪力载荷加载至与最大载荷相差1.53 kN时（最大载荷105.53 kN，故障时刻载荷104 kN，载荷加载至2.4级），试验工装出现异响，某象限方向的拉杆出现断裂现象，此载荷量级刚刚达到壳体的理论设计值，还没有加载到试验大纲中要求的最大系数3，本次试验因拉杆断裂未能按照试验大纲加载后续载荷。

1.3 某型号发动机试验传感器漏装问题

某型号发动机壳体进行正式载荷试验前，发动机壳体设计人员核实试验状态时发现，壳体上安装的应变传感器数量与试验大纲上要求的应变传感器数量不符，少安装了32个测点，共64路，因不满足试验技术状态要求，当天未能按计划进行正式试验。

2 问题分析

2.1 某发动机壳体外气密试验质量问题

分析发现关于螺栓的安装方式在输入文件中提到了“分解前、后裙框，注意避免将螺孔内钢丝螺套带出螺孔，比如出现被带出螺孔现象”，但在文中并未明确提出力矩要求。具体原因分析如下：①工艺要求不明确，未充分识别出螺栓力矩的工艺要求对钢丝落套脱出的影响，连接螺栓拧紧力矩没有明确要求；②螺栓连接前，未使用专用量具（通、止规）进行对连接螺栓测量检查。

2.2 试验工装连接螺栓失效问题

试验后，组织设计人员对此工装进行复核复算（拉杆材料30CrMnSI1，破坏强度σm=1080 MP1），重新计算安全系数之后发现，安全系数设计满足试验载荷任务要求，理论载荷不应该发生拉杆强度破坏，但安全系数设计最大为1.496，未达到结构设计要求安全系数2，因为拉杆是多次使用件，所以，要考虑至少应满足安全系数2，此为工装设计考虑不全面。按安全系数计算拉杆不应该发生强度破坏，且是新加工的拉杆，但破坏已发生，对拉杆破坏界面进行了分析，如图1所示，从破坏截面可看出热处理存在不均匀情况，从断裂方向和热处理的痕迹可看出，断裂是从热处理最薄弱的位置开始断裂的。分析原因可能是：①30CrMnSI1拉杆是锻造件，锻造件锻造过程中有一定的锻造缺陷，而最终加工完成后不进行探伤，锻造缺陷导致最终拉杆破坏；②加工件要求调质处理，硬度为HRC33～36，而本次使用的拉杆因为直径过大，调质处理可能无法烧透，导致拉杆强度未达到实际强度，最终拉杆破坏。

2.3 某型号发动机试验传感器漏装问题

对试验要求进行分析，发现试验责任人对试验大纲进行技术状态分解时，因文字说明中未提应变测点总数量，试验责任人仅查看应变测点安装示意图，将图中的某测点标注的10×20标记，自行理解为测点安装尺寸，在向传感器安装人员解释时，将10×20解释成200 mm间隔的意思，应变传感器安装人员按此实施，在试验时就发生了应变传感器安装数量与试验大纲要求数量不一致的情况。这主要是由于试验责任人在对试验大纲中的要求存在疑问时，未及时与发动机设计沟通，直接按照自己的理解进行处理，导致问题发生。

3 整改措施

3.1 某发动机壳体外气密试验质量问题

针对钢丝螺套脱出问题，采取了以下措施：①在产品交接验收时，首先对产品进行外观检查；②对外气密试验使用的前、后裙连接螺栓的使用状态提出检查要求，要求每次试验准备阶段和试验结束后，用M14×1.5-6H和M16×1.5-6H通规对所有使用的螺栓进行检测；③与设计人员一起进行分析确认，对试验中对外气密试验使用的前、后裙连接螺栓的拧紧力矩提出要求，拧紧力矩核定为50～55 N·m。④对室负责人、设计、工艺等相关人员进行《航天型号精细化质量管理要求（2009版）》和《宇航型号风险分析和控制要求》（QJ3118-99）《航天产品技术状态管理》标准宣贯。

3.2 试验工装连接螺栓失效问题

针对此次试验工装连接螺栓失效问题，采取措施如下：①对重复使用的连接工装进行安全系数复核复算，改进设计，提高关键受力部位的安全系数，明确工装材料及最大使用载荷，规定通用工装应按照正在能力形成系列，其安全系数不小于2，专用工装应按实际承受的最大载荷能力设计，其安全系数不小于2.②试验工艺文件的细化和落实。完善《发动机联合加载试验工艺规程》以及试验实施细则，加入承力系统强度安全系数示意图，明确关键部位的连接件的要求，技术人员需在准备及装配过程中检查确认连接螺栓状态，工艺过程中保证连接螺栓质量。③组织全室人员针对本次工装连接失效问题进行风险识别分析，开展人员质量意识教育培训。

3.3 某型号发动机试验传感器漏装问题

针对此次传感器漏装问题，采取措施为：①试验责任人在进行试验大纲任务分解，对技术状态有疑问时，必须与发动机设计人员及时沟通；②在电子版试验大纲下发后，如果发现没有写明某项技术状态或要求（传感器数量以及安装示意图标注不清等）不明确的情况，则需要在正式试验大纲中明确；③试验责任人在试验准备结束后要对装配情况、传感器安装情况，以及测试、加载的设定情况进行检查确认；④试验责任人在正式大纲下发后，要向发动机设计核实试验要求是否明确，如果不明确，则要向发动机设计人员提出并要求，下发技术更改单。

4 反思

近年来，面对科研任务“高强度、高密度、高风险”的局面，在试验过程中连续发生质量问题，暴露出我们在质量思想意识、试验风险识别以及型号产品过程质量管控环节还存在不足，针对这些问题在今后的发动机试验中严把质量管理和质量控制环节，对试验中存在的潜在风险进行全面、细致的分析，同时，通过召开质量分析会，通报质量问题的方式，提高全员质量意识，让大家认识到自身岗位对质量问题的重要性，将质量管理落到实处。

4.1 建立质量问题分析例会制度

重点加强面向产品的质量问题分析，自下而上逐级建立质量问题分析例会制度；注重并充分发挥基层班组、车间、研究室等科研生产一线人员的作用；质量问题分析例会要建立在班组、车间、研究室例会的基础上。

4.2 重点围绕产品开展质量问题分析

对产品研制、生产和使用过程中发生的所有质量问题要按时清理、拉条挂账，进行汇总统计，识别问题多发产品；从设计、工艺、设备、器材、软件、操作和管理等方面，查找产品发生质量问题的原因，进行归类并深入透彻分析，找出导致问题发生的深层次技术和管理原因，识别薄弱环节，并制订有针对性的措施，实施改进；选择典型问题进行剖析，提出警示，要对本部门发生的共性问题、重复性问题进行全面分析，查找出质量体系运行方面的原因，提出改进的措施。

4.3 做好质量问题分析信息的管理

对发生的质量问题认真做好记录，确保记录的真实、准确、完整和可追溯，并存档备查；对本月质量问题进行汇总分析，检查清理上月质量问题归零情况，要做到彻底归零；按年度对产品发生的质量问题进行汇总、分析和比对。

4.4 质量问题快报信息传递要求

凡属质量问题快报范畴的信息实行1 h快报制度，事故发生后质量员将问题名称、产品设计单位、生产单位、所属型号、所属分系统、工作阶段、批次、发生时间、发现地点、问题描述以及初步事故原因分析，填写《航天产品质量信息快报报表》迅速上报；必要时，不合格审理委员会对质量问题快报信息进行评审和处置；在要求的期限内，负责将事故处理情况以质量归零报告的形式上报质量主管部门。