运载火箭环境测量参数量程和精度规格化的探索与实践

◎北京宇航系统工程研究所 吴彦森 杨树涛 张珂 陈风雨 潘忠文

运载火箭环境测量参数量程和精度规格化的探索与实践

◎北京宇航系统工程研究所 吴彦森 杨树涛 张珂 陈风雨 潘忠文

经过50年的发展,中国航天科技集团公司形成了以型号研制为中心的科研生产模式,并发展了具有中国特色的系统工程理论和方法。但随着近年来导弹武器和宇航业务两大主业研制任务的迅速扩大,呈现出型号数量多、产品种类丰富、新技术复杂、研制周期短、保障资源困难等突出特点,同时暴露出传统的“以型号任务牵引的垂直研制模式”导致总体、分系统、单机设计技术储备不足,新型号研制进度推迟,多型号并举、小批量生产,受制造资源制约生产能力与高密度发射任务矛盾加剧等问题。

据不完全统计,2013年测量系统为各型号配套的传感器、变换器（两器）数量大、种类多,但同种产品数量少给产品的生产、管理等工作带来巨大压力,并成为型号产品齐套、试验的短线。造成目前两器产品种类和技术状态繁多的主要原因既有总体要求层面技术指标要求的差异,也有产品自身层面的差异。其中测量参数量程、频率范围、精度是两器的关键技术指标,要实现两器产品的有效压缩,必须从源头解决问题。

一、现状及规格化原则

目前,各型号环境参数传感器根据型号特点及遥测参数实际测量情况而设置,测量参数的量程、精度等差异较大,参数设置中存在的主要问题包括以下几个方面：

各型号之间同类测量参数因量程各异且没有考虑系统化、规格化,导致两器产品种类繁多；各型号之间同类测量参数的频率范围存在一定差异,导致产品个性差异；运载火箭各型号之间同类参数测量误差各不相同且不规范,导致产品个性差异。

针对型号环境参数测量种类繁多,严重制约测量系统两器选型的问题,型号总体首设计单位先从影响两器产品规格的关键参数入手,通过参数规格化为两器产品型谱建设创造条件。为此,总体设计单位通过对各型号遥测参数的统计分析,并与测量系统、单机设计单位进行多轮交流,提出以下3条原则：

一是参数量程系列化、规格化原则。在保证测量精度的前提下以最小规格化满足不同需要测量要求。

二是参数频率范围统一化原则。过载、振动、噪声、冲击以及压力参数以“环境条件制定频率范围作为传感器测量频率范围”为基础,统一各型号传感器测量频率范围。

三是同类参数测量精度统一原则。根据参数性质特点和测量系统现状,统一各类型参数的误差要求。

二、实例研究

按照参数量程和精度规格化的3条原则,以及总结过去、支撑现在、引领未来的指导思想,以在飞型号为主、新研型号为辅,对力学环境测量参数、热环境测量参数的量程、频率范围和精度进行了规格化设置。

1．力学环境测量参数产品化规划

经统计,不考虑两器机械接口、电器接口、环境试验条件、测量原理差异,仅从量程、频率范围和精度要求来看,各型号力学环境参数共79种。

表1 运载火箭力学环境遥测参数规格化统计表

根据量程梯度以及统一频率范围、精度要求的原则,制定力学环境专业遥测参数产品化方案,在各型号载荷与力学环境专业遥测参数规格化基础上进一步完成优化及缩减,形成参数设置标准,如表1所示。遥测参数总数量由79种优化压缩到26种。

在型号力学环境测量参数优化、新增环境参数时,其量程、频率范围、精度设置应从表1中选取。

2．热环境测量参数产品化规划

经统计,不考虑两器机械接口、电器接口、环境试验条件、测量原理差异,仅从量程、频率范围和精度要求上看,各型号热环境参数共72种。

根据量程梯度以及统一精度要求的原则,制定热环境专业遥测参数产品化方案,在各型号气动与热环境专业遥测参数规格化基础上进一步优化及缩减,形成参数设置标准,如表2所示。遥测参数总数量由原有的72种优化压缩到23种。

在型号热环境测量参数优化、新增环境参数时,其量程、频率范围、精度设置应从表2中选取。

表2 运载火箭气动与热环境遥测参数规格化统计表

3．测量参数产品化优化情况统计

通过开展运载火箭各型号环境测量参数量程、频率范围和精度规格化工作,使各类测量参数种类得到有效优化,规格化前后各参数压缩情况统计结果如表3所示。

表3 环境测量参数优化情况

环境测量参数量程和精度规格化是开展两器产品优化的前提和基础。目前,通过对参数量程、频率范围规格化、系列化设置以及测量误差统一要求,12类环境参数中有10类参数的优化压缩率达到50%以上,测量参数种类得到了有效优化。测量参数规格化为各型号环境参数总体技术指标设置提供了依据,为两器产品优化奠定了基础。▲