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航天发射场技术资料体系设计

时间:2024-08-30 17:30:02 来源:网友投稿

方世源、刘鹰、王佳 /北京特种工程设计研究院呼凯凯 /航天工程大学

航天发射场作为实施航天发射任务的重要依托,为运载火箭或载荷航天器提供了全过程组织、测试以及燃料加注、塔勤设施保障等重要条件。历年来,航天发射场以适应性及可靠性为牵引,进行了多次更新改造和升级换代,随之而来的是技术资料的数量以惊人的速度膨胀增长,但由于目前航天发射场设备技术资料缺少统一的规划和标准要求,导致了这些技术资料来源不一、种类繁多、数量庞大、质量良莠不齐,不利于统一管理,严重降低了航天发射任务的保障效率。本文针对航天发射场技术资料的现实情况与问题,通过梳理国内外其他领域技术资料建设现状,研究构建航天发射场技术资料体系,明确全生命周期中各阶段的技术资料要求,达到规范各类技术资料的具体内容、格式和编制要求的目的。

根据相关标准的定义,技术资料是指使用与维修装备所需的说明书、手册、规程、细则、清单、工程图样等的统称。技术资料是装备十大综合保障要素之一,可以将其看作使用、维修、养护与操作装备过程中的法规性文件,健全完备的技术资料体系与规范可以促进其成为装备保障工程的数据中枢,提升综合保障效能。

20 世纪40 年代以来,国内外众多领域或行业逐步开展了技术资料体系的研究与设计工作,取得了显著成果,在装备综合保障中发挥了重要作用。

1.美国空军技术资料体系发展现状

(1)技术资料体系层次

美国空军以综合保障效率为中心,以明确各综合保障工作阶段职责为核心目标,面向基层部队使用操作实际,将其技术资料体系自上而下划分为法规政策层、技术内容层和标准规范层3 个层次,如图1 所示。

图1 美国空军技术资料体系层次

(2)技术资料体系内容

美国空军技术资料体系内容主要包括5 类,分别为使用维护类、限时类、通用方法程序类、索引类、缩编类,如图2 所示。同时,对每种类型的技术资料进行了内容规范,形成了强大的顶层要求,促进各级各类技术资料具备良好适用性。

图2 美国空军技术资料体系内容

(3)美国空军技术资料编制过程

在装备研制过程中,装备制造商制定技术资料编制计划,并按照计划进行技术资料的研制与编写工作。美国空军司令部会授权装备部对装备制造商的技术资料编制全过程进行严格的监督和审查,确保其完全按照美国空军装备技术资料体系、法规及要求开展工作,再经过内容符合性审查、密级确认、可操作性验证、出版审查等过程,最终完成技术资料的部分配发。

2.美国陆军技术资料体系发展现状

(1)美国陆军装备技术资料分类

美国陆军装备部将技术资料统称为技术手册(TM),将其作为装备使用部队最终收到的唯一配套文件,并规定美国陆军装备技术手册划分为操作使用手册、维修保养手册和零部件组装手册3种类型,为各类技术手册制定了明确的用途和范围。针对各类技术手册的编制,美国陆军也制定出台了一系列标准、规范和要求。

(2)美国陆军技术资料编制标准

美国陆军按照其规定的装备技术资料分类,分别制定了专项顶层标准,形成了更具有针对性和可操作性的标准体系:一是操作使用手册编制标准MIL-M-63036A《技术手册:操作员手册》;
二是维修保养手册编制标准MIL-M-63038B《技术手册:部队级直接保障(维修)、中继级保障(维修)和通用保障级维修手册要求》;
三是零部件组装手册编制标准MIL-M-38807A《技术手册:图解零部件分解》。3 类专项顶层标准规范了手册编制的内容要求、格式要求、工作程序、质量保证和通用要求等。

(3)美国陆军手册技术资料特点

通过对美国陆军技术资料进行查阅与梳理,发现其差别巨大的武器装备所配套的技术资料均具有内容详实、条例清晰、流程顺畅、细节丰富、配备案例等特点,并且在各类别武器装备的技术资料中均注重装备的组装、使用、排故等具体工作环节,均给出了清晰明确的方法、程序和步骤。以其联合制导攻击武器(JDAM)为例,在维修保养手册中明确规定了检查、检验、调整、对准、拆除、安装、分解、装配、修理、清洗和测试等11 个维修保养工作步骤,并详细说明了实施每个步骤所必需的工作条件、人员要求以及分步工序等。

航天发射场技术资料体系的构建应基于航天发射场的全寿命管理过程,并结合航天发射任务要求和工作实际使用需求进行综合考虑。因此,开展技术资料需求分析,首先要进行发射场全寿命管理流程分析,依据其各阶段具体工作内容和需求,形成发射场技术资料体系。

我国当前发射场全寿命管理共包括发射场论证设计、发射场研制建设、验收交付和使用维护4 个阶段。

1.论证设计阶段

设计阶段一般包括总体设计和详细设计。总体设计一般与方案论证共同完成,是后续详细设计与建设的源头,设计既要充分利用已有的成熟技术,缩短研制周期,又应有所创新,利用最新的科研成果提高发射场整体性能,其设计质量直接关系到未来发射场整体能力,是发射场建设的源中之源、重中之重。

2.研制建设阶段

发射场研制建设阶段主要是将设计方案蓝图变成实物的过程,此阶段是决定发射场能否达到设计预期、关键指标能否满足设计要求以及质量是否满足规范的关键所在。此阶段较多的工作是工艺设计、安装建设、调试运行、技术状态固化和外协件质量检验等。

3.验收交付阶段

交付验收阶段主要是对完成建设并具备验收条件的建设项目进行试验、考核等,此阶段较多的工作是齐套性检查质量稳定归零、性能测试和运行试验考核等,并认真分析和解决试验中出现的各种问题,抓好问题的归零处理和措施落实工作,完善履历、技术说明书、操作规程、备品备件等相关资料。

4.使用维护阶段

发射场的使用维护阶段主要是发射场整体完成验收后,可以支撑开展运载火箭合练及发射的主要寿命阶段。此阶段主要开展的工作包括发射支持设备使用、维护、维修等,在此过程中对技术资料的需求巨大,是技术资料体系设计应重点关注的阶段。

1.航天发射场技术资料体系设计思路

航天发射场技术资料一般由发射场设计单位、设施设备生产单位和使用单位三方提供,无法实现对三方的顶层规划、要求和管理,造成很多技术资料不适用、重复或不完备,无法发挥其原有作用。针对这一问题,充分借鉴其他领域技术资料体系,将发射场技术资料类型规定为规程类、技术类和标准类三大类,以全寿命周期管理为依托,按照不同阶段对技术资料的不同功能需求,开展体系设计工作,搭建一套适合航天发射场特点的技术资料体系,具体思路如图3 所示。

图3 航天发射场技术资料设计思路

2.按照全寿命周期维度设计技术资料体系

大型复杂系统或设备的全寿命周期管理是科学化管理的突出要求,因此建立大型复杂系统或设备配套的全寿命技术资料体系是保障质量与效能的重要手段。

结合航天发射场设施设备特点,按照其全寿命管理的论证设计、研制建设、验收交付和使用维护4 个阶段,开展技术资料体系规划设计,如图4 所示。

图4 航天发射场全寿命周期技术资料体系

(1)论证设计阶段技术资料设计

论证设计阶段是复杂系统建设的源头,应尽可能详细、准确地要求和制定本阶段技术资料。按照发射场论证设计惯例,本阶段的技术资料文件包括地质情况调研报告、发射场总体技术方案、勘察设计报告、可行性研究报告、通用质量特性大纲、环境分析报告和标准化设计大纲。

(2)研制建设阶段技术资料设计

着重考虑研制建设阶段的具体工作内容,本阶段的技术资料文件包括工艺文件(含关键件、重要件、关键工序、整机装配等)、工艺总方案、产品图纸/图样(原理图、PCB 图、电装图、元件表、接线表;
机械、接口设计图样)、产品生产制造过程技术要求(含装配、电装、固封等)、产品物料清单、产品生产基线报告、验收报告、外协产品验收报告等。

(3)验收交付阶段技术资料设计

验收交付阶段以验收工作为主,因此这一阶段的技术资料文件包括验收大纲、验收工作细则、验收报告、试运行记录、试运行报告、技术状态确认报告、验收交接清单、产品质量证明书、产品质量问题履历书、技术说明书、使用说明书。

(4)使用维护阶段技术资料设计

使用维护阶段占全寿命周期的90%以上,此阶段对技术资料的需求极大,技术资料质量直接影响发射场运行维护效率,航天发射场在使用维护阶段的技术资料需求可以分为以下4 类:

一是面向使用和培训的需求,即航天发射场一线工作人员了解系统或设备主要技术参数、操作使用方法、安全注意事项等的需求;
二是面向日常保障和维修的需求,即非任务场景下的发射场维修维护需求,主要包括故障排除和预防性维护工作,具体为目视检查、使用检查、保养、定时拆修和故障排除等;
三是面向发射任务流程的需求,即航天发射任务期间设备使用和人员操作流程场景下,需要在系统或设备开展的主要工作,具体包括状态检查、状态准备、设备自检、系统联试、故障处置预案、应急预案、运行检查等;
四是面向发射场管理的需求,即对发射场设备种类、数量、备品备件、供应商、保障设备等相关信息的管理需求。综合各类需求,本阶段的技术资料文件包括日常维护规范、基本故障检测排除手册、使用维护说明书、维修手册、损伤评估与修复手册、计量检定规程、图册、工装工具手册等。

完备的发射场技术资料是充分发挥发射场运行能力、提升保障能力、维持长久运转的重要支撑,更可为后续更新改造提供指导依据,对提升发射场管理水平、综合保障水平和效能发挥都具有较大促进。本文针对航天发射场在设计建设过程中缺少技术资料体系规范与要求的现实难题,充分研究借鉴国内外其他领域技术资料体系设计现状,提出了基于全寿命管理过程的技术资料体系设计,明确了发射场全寿命内各阶段的技术资料要求,为后续综合保障工作标准化、体系化建设奠定基础。▲

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