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【发展】创新运载火箭研制体系 加速推进航天强国建设
来源:中国长征火箭有限公司 | 作者:张涛 秦瞳 秦旭东 容易 荆木春 | 发布时间: 2018-08-21 | 17001 次浏览 | 分享到:
习近平总书记曾提出要“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国”,为航天事业发展指明了方向。未来,进入空间需求的持续增长,必然要求运载火箭研制和生产效率的持续提升。

2016年最新投入使用的海南文昌卫星发射中心是世界上最先进的发射场之一,具有维度低、航落区安全性好、海运便利等优势,可承担我国新一代运载火箭全部型号、各种轨道载荷的发射。但相对于国外主流运载火箭20天以内的测试发射周期,我国在测试发射水平上仍存在一定差距。究其原因主要有发射场操作项目多、测试项目多、确认环节多等因素。随着越来越高密度的发射任务,未来进一步简化发射场流程、缩短发射准备周期的需求越来越迫切。

       三、创新研制模式的有关思考

我国提升运载火箭研制体系,必须坚持走继承和创新的发展之路。继承六十年积淀下来的物质基础、大系统工程的管理方法、伟大的航天精神。而创新,则必须具备体系创新的勇气和胆识,瞄准世界一流宇航研发、设计、制造、试验和验证体系的水平,运用军民融合和创新驱动两大利器,从理念、标准、工具和手段等全方面进行革新。

       一要建立全流程的信息化手段,实现全寿命周期、全要素数字化综合管理运载火箭研制属于大型系统工程,协调工作量大,对信息传递的及时性和准确性要求很高。因此,若想运载火箭研制或生产效率,首当其冲便是要建立贯穿设计、生产、试验、发射等各个环节的统一的信息化手段。具体可包括设计信息自动关联的一体化设计试验平台、基于二维码的产品全寿命周期管理平台、基于智能制造的生产制造执行平台、涵盖质量经费进度等信息的综合管理经营平台,通过工业以太网集成形成一个物理网络,将产品设计、生产、试验过程中的信息流、物流、资金流等要素在平台上实时呈现和控制,监控设备状态以迅速分配生产资源,连接实现整个企业自上而下的数字化驱动,真正实现产品全寿命周期透明化管理。

       二要突出设计协同化,提升多专业耦合精细化设计能力对于需要多专业耦合的设计任务来说,协同设计可以直接获取相关专业的最新设计参数,及时修改本专业的模型和程序并实现结果反馈。从而实现并行工作,减少反复迭代的次数,提高设计效率。具体的,对于参数类协同设计,建议建立能够满足多系统、多专业、多层次、多颗粒度的统一的虚拟样机模型源,而对于协调类协同设计,则可分别建设用于分析、制造和模装协调的三种数字样机。两种协同设计分别主要面向设计分析和产品生产,同时又通过数字化信息传递手段,在统一的设计平台下,形成整体闭环管理。

       三要突出制造智能化,构建柔性化信息化生产制造能力智能制造的基本属性有三个:对信息流和物流的自动感知与分析,对制造过程信息流和物流的自主控制,对制造过程的自主优化运行。智能制造技术已成为制造业的发展趋势,也是建设世界一流运载火箭研发体系的必然选择。它更新了制造自动化的概念,使其扩展到柔性化、智能化和高度集成化。未来,运载火箭制造应逐步并广泛应用智能化的科技成果,比如利用3D打印技术实现高度复杂器件的增材加工,使用工业机器人技术替代当前大量的人工负责的焊接喷涂和机加工作等;另外,抓住高端制造的核心,掌握高附加值的生产技术,技术含量较低的生产可利用社会资源进行。

       四要创新试验方法,利用先进手段打造新型试验体系随着新技术的应用和普及,以往传统的试验模式有望被取代。例如:虚拟现实技术可用于验证星箭接口的正确性和匹配性,避免在试验过程中出现接口不协调的情况;国外成功应用但我国从未使用过的飞行试验验证,可以模拟真实的飞行状态,并可省下部分地面试验设施的建设费用;充分利用历史试验数据,总结试验规律,发掘试验成果,即有可能探索出新的试验方法,以整箭模态试验为例,通过分析3.35m5m直径子模块模态和全箭模态之间的关系,理论上通过分析9.5m子级的模态,就可以合理预示出重型运载火箭全箭模态,从而大大减少试验建设规模。

       五要融合能力布局,一体化建设,提升自动发射能力简化发射流程主要包含两个方面:一是简化发射区的操作环节和操作项目,二是提高设备自检、状态监测、功能实现的自动化水平。在未来新研火箭的选址建设中,可以考虑将火箭总装、出厂测试与发射场测试合三为一,在发射场进行火箭的总装总测和射前测试,这样和当前模式相比,就节省了分解及再次总装测试的工作程序,同时最大限度地利用了厂房资源及地面设备。还应努力发展发射平台智能化检测、加注系统故障诊断和连接器自动对接脱落等技术,提高火箭的发射可测试性,努力实现运载火箭的自动化发射。

       六要创新管理理念,对标航天强国,努力打造国际一流研发体系对标航天强国,未来我国运载火箭的发展模式应该更加开放、创新、融合和国际化。第一,始终对标航天强国,研发、制造、试验等基础能力建设必须以世界一流标准建设;第二,密切关注,对比采用更优的设计理念、加工设备、试验手段及管理理念;第三,通过更加高效的管理来不断降低成本,提升新一代运载火箭的国际竞争力;第四,切实深入贯彻军民融合战略,加速火箭单项技术向民用市场转化,促进产业集群化发展;第五,以更加开放的心态参与国际合作,引进国际资源,参与国际标准制定,增加在国际宇航活动中的话语权。