再入飞行器地面设备的产品化通用化研制模式探索与实践

◎北京航天长征飞行器研究所 张晨峰 蔡天骁 刘赛 李磊 黄秋霜

再入飞行器地面设备的产品化通用化研制模式探索与实践

◎北京航天长征飞行器研究所 张晨峰 蔡天骁 刘赛 李磊 黄秋霜

为了实现再入飞行器地面设备产品成本控制、提升设计效率，以产品化通用化设计思路为指导，进行再入飞行器地面设备产品化通用化研制模式的探索，建立典型零件产品化选型目录手册，制定典型产品的产品化标准图样，研制了吊具产品化快速设计软件，实现了多型号共用的通用化产品设计，对推动再入飞行器地面设备从定制到设计效率提高具有重要的现实意义。

产品化通用化研制模式的目标是使成本控制的理念融入到日常工作之中，以实现思想的转变和理念的更新。以往研制的产品各型号间的技术方案产品化通用化差，产品零件种类繁多，低水平重复工作量大，由此导致技术状态控制、可靠性、质量、进度以及人员等方面的压力巨大。因此，无论是从满足用户需求还是企业自身发展的角度来讲，均需要大力推进产品化研制模式，坚持走产品化道路，围绕核心和关键技术进行产品开发和创新。

一、吊具产品化研制模式实践

一是吊具产品化研制模式的可行性分析。

统计发现现有型号所用吊具在结构形式上基本相似，吊具中具有相同结构的零、组件也大量存在。经分析在对这些具有相同结构的零、组件进行充分梳理、整合实现产品化之后，可使吊具类产品图纸设计量大幅度降低，因此对整个吊具实行产品化具有较高可行性和必要性。

二是吊具产品化研制模式分析。

笔者结合产品化工作思路，针对地面设备的产品化研制模式进行分析讨论，梳理了吊具产品化研制流程，见图1。

吊具结构产品树梳理:梳理现有型号吊具类产品的结构形式，选择适合产品化结构类型的吊具产品，并梳理出该型吊具的产品树。

产品价值BB清单梳理:根据选定的吊具结构类型，梳理出典型部件、组件与零件并进行结构分析，判定是否以及何时具备开展产品化工作的条件，形成分阶段产品化的零部件目录。

吊具零部件产品化整合:根据现有型号典型零部件的梳理目录，按照不同载荷条件对零部件进行整合，经过强度校核后，形成了产品化处理后的货架选型目录，并指导新型号的设计应用。整合形成的《再入飞行器地面机械设备吊具类典型零件产品化选型目录手册》包含了吊挂、球型垫圈、连接耳等11种零部件，每种零部件根据载荷划分为300kg、600kg、1000kg及1000kg以上几个区间，不同载荷对应不同参数的零件，设计时根据载荷范围进行选取。

吊具零部件标准模型库建立:按照产品货架选型目录，通过三维/二维软件，建立相应的标准模型库，并具备直接出图的功能。后期设计中，设计人员在模型库中选择相应的零部件即可完成设计。

三是吊具产品化研制模式验证。

基于形成的模型库，结合某新型号的研制，按照产品化思路设计吊具产品。根据产品化分析，对可以进行产品化的零件进行分类选用，利用模型库中的模型及二维图纸，直接进行选用相关零件，免去模型建立及二维图纸转化的工作，缩短了设计时间。通过跟踪后续实际生产使用情况，掌握了解产品性能验证情况，对选型目录手册进行反馈、完善、更新。

四是吊具典型零部件产品化标准制定。

基于实际产品的验证结果，对吊具典型零部件选型目录手册进行完善，按照产品化研制的要求，进行了吊具典型零部件标准的编写制定，将产品化零部件以标准的形式进行固化，要求后续所有吊具设计过程中严格执行标准规定，实现产品化研制模式的标准化、规范化。《吊具典型零部件产品化标准》中规定了吊挂、球型垫圈、连接耳等11种零部件的技术规格、材料属性、选用依据及验收标准。将标准下发到外协生产厂，设计时根据载荷范围进行选取，无需绘制图纸，生产厂根据标准可以完成生产制造相关工作。

五是吊具产品化快速设计软件开发实践。

在产品化研制模式实现的基础上，为实现再入飞行器吊具的产品化设计，根据《再入飞行器地面机械设备吊具类典型零件产品化选型目录手册》及《吊具典型零部件产品化标准》，基于Creo2.0设计软件进行二次开发，以参数化驱动、三维数字样机快速建模的方式，辅助设计师快速完成再入飞行器吊具的设计，从而实现节省设计成本、保障各项型号地面设备任务的顺利完成。吊具快速设计软件以产品化工作为基础，将吊具零件分类为可以实现产品化系列化的零部件与自制件、标准件，根据《吊具典型零部件产品化标准》内容，设计人员在设计过程中只要针对几种自制件的相关尺寸进行修改，并选取合适的产品化标准件及系列化零件就可以完成吊具的设计，从而提升设计效率，降低设计成本。

二、再入飞行器配气箱通用化研制实践

再入飞行器配气箱是再入飞行器地面设备系统中的重要组成部分，它主要完成对战略战术再入飞行器以及地面发射装置等产品的气密检测、气体置换等相关气密工作。通用化再入飞行器配气箱研制之前，再入飞行器配气箱型号个性定制化严重，现有的再入飞行器和地面发射装置的测试接口不统一，各类产品的测试接口作为产品的一部分，由于受各种总体和结构尺寸要求的限制，设计出来千差万别。另外，产品所需的检测气压也受总体要求限制未能统一。这些因素都非常不利于配气箱的检测工作，导致一个型号定制一个配气箱。

此外，现有再入飞行器配气箱操作和定期标定繁琐，自动化程度偏低，不能实时监测和有效输出结果，严重影响测试效率。随着型号研制的逐年增多，现有的定制式配气箱模式成本高、效率低，已经不适应型号研制要求，急需对再入飞行器配气箱产品进行通用化设计和应用，来保证一台配气箱适应多种型号的测试要求。

按照再入飞行器配气箱通用化的设计思路，进行了方案选型、优化以及地面试验，设计状态基本确定。

一是总体技术方案。

通用化再入飞行器配气箱总体设计方案主要由配气系统、控制与数据采集系统。系统拥有各自的箱体，两者独立并通过网线连接。

配气系统采用手动控制方式，可完成手动调压，手动充气，紧急停止放气等过程，通过数字显示仪表监视压力输出。控制与数据采集系统采用触摸屏一体工控机，与可编程需控制器PLC过程全部调压过程控制，数据采集显示功能。

二是配气系统技术方案。

配气系统是配气箱的关键部分，决定整个系统方案。配气系统分为4个模块:气源模块、 减压模块、充气模块、安全模块以及测量和显示模块，分别对各个模块进行通用化设计，实现接口通用化、单元多功能化、模块可拆卸。

三是数据采集系统技术方案。

数据采集系统主要由压力传感器、计算机、显示器、打印机、PLC等组成。计算机、PLC将压力传感器的压力信号实时采集，并将采集的数据保存在计算机硬盘中。同时可将采集到的压力数据以曲线的方式在显示器上描述。

四是产品加工调试。

按照上述技术方案进行产品加工和组装，并利用气瓶作为被测物进行地面测试试验，检验配气箱的功能和操作。通用化再入飞行器配气箱按照上述方案完成设计并组装处实物后，进行了多次地面测试，地面试验充分验证了该型通用化再入飞行器配气箱方案的正确性，实现了通用化的目标，满足了多型号共用的配气箱设计要求。

三、实践效果及后续思路

通过对上述2种产品的产品化通用化研制设计，并将成果应用到实际产品设计过程与客户装备中，制定了相关的标准，完成产品化吊具快速设计软件制作，大大的提高了设计效率、提升了产品使用性能，降低了成本的同时也得到了客户的认可。

吊具产品化研制应用，由传统的底层零部件堆砌式设计方法更新为产品化系列化设计思路，利用产品化资源库，进行模块的组合化设计应用，应用效果明显。经型号使用验证，产品化研制模式有效提高了响应客户需求的速度，规范了接口标准，实现了模块资源的互换，有效提升了产品利用率。通过产品化研制模式的应用，新产品开发周期大幅度缩减。产品化设计应用带来了可观的经济效益，具有较好的应用前景。再入飞行器配气箱通用化研制成功后，已经成功应用到该型战术再入飞行器的气密检测和置换工作中。使用过程中，不同型号再入飞行器采用通用的配气箱进行测试，只是针对不同的再入飞行器更换转接头即可完成测试任务，极大地提高了操作的便捷性和测试效率，也提升了产品的维修性能，很好地完成了型号测试任务，尤其是针对日常训练，无需每个型号单独携带专门的配气箱，而是实现了一机多用。

后续，再入飞行器相关地面设备将进一步开展产品化、通用化设计，包括托架、再入飞行器包装箱及发射箱等产品，最大可能实现产品化、通用化，并将产品化、通用化的思路应用到更广泛的范围，争取取得更好的收益。