发射设备试验技术标准探讨

高强 叶红菲 李敏

（北京航天发射技术研究所，北京，100076）

发射设备是由底盘、液压系统、控制系统、供配电系统、调温系统、发射台、发射筒等产品组成的复杂系统，直接参与火箭运输、起竖、发射等任务。从论证阶段开始到退役的全寿命周期内，需要进行一系列试验来发现设计和工艺不足、材料的潜在缺陷。试验是验证设计准确性、考核产品功能性能、环境适应性、可靠性等是否达到规定要求的重要手段。

试验标准是试验工作的依据，可分为试验基础标准、试验管理标准，试验技术标准等[1]。试验技术标准是技术标准体系的重要组成部分，产品做哪些试验，怎样做试验，怎样模拟实际环境条件，要基于产品特点、使用环境、任务剖面等因素综合分析决定。在全面推进装备试验鉴定标准建设的背景下，梳理分析发射设备试验技术标准现状，建立试验技术标准体系具有重要意义。

1 发射设备试验

按照不同划分依据，发射设备试验有不同的分类方法。按研制阶段划分，有方案、初样、试样、定型、批生产等阶段试验。按照试验对象划分，有元器件、原材料试验，单机试验，部组件试验，分系统级和系统级试验等。按照试验性质划分，有原理性试验、系统性试验、鉴定性试验和抽检试验等。按试验目的划分，有研究性试验和鉴定性试验。环境试验包括高温日照试验、低温试验、高海拔试验、淋雨试验、大风试验、湿热试验、振动冲击试验、电磁兼容试验、沙尘试验、噪声试验等。根据通用质量特性分为可靠性试验、维修性试验、测试性试验、保障性试验等。此外，全寿命周期的装备试验统一规范为3大类：性能试验、作战试验和在役考核。

2 发射设备试验技术标准现状

发射设备一般根据相应的国家标准及国家军用标准、行业标准、企业标准等不同层次标准规范进行试验。如机动发射设备不但执行航天行业标准，也必须遵循车辆行业标准。标准规范没有覆盖的试验项目，一般按照产品试验大纲进行。底盘、液压系统、供配电、调温系统等分系统采用的部分试验标准包括GB/T 4970—2009《汽车平顺性试验方法》、GB/T 3766—2001《液压系统通用技术条件》、GJB 1488—1992《军用内燃机电站通用试验方法》、GB/T 18429—2001《全封闭涡旋式制冷压缩机》等相关标准。

环境试验包括机动运输试验、贮存试验、淋雨试验、风环境试验、日照高温试验、低温试验、机动性鉴定试验、待机试验、夜间发射鉴定试验，采用标准包括GJB 150A—2009《军用装备实验室环境试验方法》、GJB 805.4—1990《地地战略导弹地面设备通用规范 环境条件及试验方法》等相关标准。

可靠性试验项目涉及环境应力筛选试验、可靠性增长试验、可靠性鉴定试验、可靠性验收试验、寿命试验、维修性试验、保障性试验、测试性试验等，采用标准包括QJ 3138—2001《航天产品环境应力筛选试验指南》、GJB 899A—2009《可靠性鉴定和验收试验》、GJB 450A—2004《装备可靠性工作通用要求》等相关标准。通过以上分析可以看出：

a）随着装备研制经验的积累，现已制定了大量有关装备试验技术方面的标准，基本覆盖发射设备功能性能试验、环境试验和可靠性试验等。

b）发射设备单机和分系统产品多执行国家标准、国家军用标准以及车辆、机械等行业标准；环境试验和可靠性试验多执行国家军用标准和航天行业标准。

c）环境试验标准和可靠性试验标准大多数是顶层标准和通用规范，并不是专门针对发射设备，给出的是一般性的指南，没有对试验流程、测试细节等进行详细说明，在参考这些标准制订试验方案时主观性大。如GJB 899A—2009 内容涵盖地面固定设备、地面移动设备、舰载设备等6 种类型产品，需要结合发射设备的特点对标准中适用的章节进行剪裁使用。

d）发射设备试验鉴定工作在原来侧重性能试验的基础上，增加作战试验和在役考核两个阶段的试验要求，目前尚无明确的发射设备试验鉴定标准，不能完全满足试验鉴定的需求。

3 关于试验技术标准的建议

3.1 选用合适的试验标准

试验标准是一种依据或准则，是对产品试验方法、试验过程的界定，是产品试验的基准。在实际应用过程中，要熟悉标准本身的内容，根据设备的使用工况，选择合适的标准，若已有标准不适用，就不能按照标准照搬执行，要做好标准的裁剪、细化工作。以下从平顺性脉冲输入行驶试验、试验产品数量、单机产品成熟度评定等3个实例说明发射设备应选用合适的标准。

3.1.1 平顺性脉冲输入行驶试验

多年来机动发射设备一直根据GB/T 5902—1986《汽车平顺性脉冲输入行驶试验方法》进行平顺性评价，采用高120mm，高宽比为0.2 的三角形凸块作为输入激励。三角形凸块激励强度较小，与发射设备实际所受到的路面冲击不符。美军战术车辆采用半圆形凸块来模拟实际路面冲击，高宽比为0.5，输入激励强度更大，能更好模拟路面的冲击载荷[2]。平顺性脉冲输入行驶试验标准现已修订为GB/T 4970—2009《汽车平顺性试验方法》，规定三角形凸块的高度应根据产品使用特点来确定。

3.1.2 试验产品数量

设计定型试验中底盘试验产品数量如何确定，一直存在争议。GJB 4527—2002《军用越野汽车设计定型试验规程》规定，对于基型车，试验样车数量3 辆～5 辆；GJB 1106A—2012《军用专用车辆定型试验规程》规定采用全新设计底盘的军用专用车辆，试验样车数量不少于4 辆，对于计划装备数量较少的军用专用车辆，经定型委员会批准后可对试验样车数量进行调整。大型机动发射设备不同于越野汽车和一般的军用车辆等生产数量大的装备，其单件产品价值高，数量往往不能完全按照标准执行，需要由承制方与订购方根据实际情况商定。

3.1.3 单机产品成熟度评定

在进行宇航单机产品成熟度评定时，QJA 53—2010《宇航单机产品成熟度定级规范》规定以火箭飞行试验次数来评估。火箭主要运行在大气层外，工作时间短、一次性使用；发射设备与火箭不同，工作时间长、多次使用，仅以飞行试验次数不能完全反映发射设备产品成熟度等级，应根据使用特点制定适合发射设备产品成熟度的评定标准[3]。

3.2 制定满足实际使用条件的试验规范

3.2.1 制定有针对性的环境试验方案

某发射设备按试验标准进行了4h 极限高温试验，试验温度和时间均满足试验要求，试验期间设备没有发生故障；然而在低于极限高温条件下，设备连续使用超过4h，问题频发，说明试验条件没有完全涵盖实际工况，高温试验并不充分，在较高温度下长时间使用的性能没有得到考核。同样，只有试验室淋雨试验条件和自然雨天环境试验条件等效，试验室淋雨试验才能替代自然雨天环境试验，才能有效考核发射设备在雨天环境下的功能性能。因此要根据设备使用实际环境，制定有针对性的环境试验方案进行试验考核。

3.2.2 根据产品使用工况确定试验项目

不同于安装在地面上的固定式油箱，安装在移动发射设备上的油箱，不能仅仅做耐压试验，还应进行振动疲劳试验，模拟油箱在不同路面的受力工况，考核长时间运输工况下焊缝处是否会出现渗油现象。

3.2.3 不同设备采用不同试验条件

不同机动发射装置所受的动力学环境不同，如不同的悬架系统、不同型号的轮胎、产品在发射装置上不同的安装位置、发射装置不同的行驶速度、不同的道路等级等因素，使发射装置上的设备振动激励输入幅值和频率不同，这些设备需要根据实际情况采用不同的振动试验条件，或者振动试验条件能涵盖这些不同的工况。

3.2.4 不同试验对象采用不同的试验标准

以供配电系统振动试验为例，元器件、板级、单机级、系统级都要进行振动试验，振动试验条件制定依据GJB 1032—1990《电子产品环境应力筛选方法》、QJ 3127—2000《航天产品可靠性增长试验指南》、GJB 899A—2009《可靠性鉴定和验收试验》、GJB 150.16A—2009《军用装备实验室环境试验方法》等。每个标准都有其适用范围，如振动方向、时间、幅值、频率等参数不同，元器件、板级、单机级等不同试验对象的功能性能试验、可靠性试验、环境试验等所采用试验参数也就不同。

3.3 形成发射设备试验技术标准体系

3.3.1 制订覆盖重要单点故障环节的试验技术标准

对发射设备进行单点故障分析，充分进行可靠性试验。如发射设备上一根液压管路发生故障，其影响结果各不相同。若发生在车间，则重新更换一根，只是影响工作时间；若发生在公路上，更换一根管路需要1h，可能会造成堵车等严重社会影响；若发生在发射阵地，则无法进行火箭起竖发射，直接影响发射时间。因此应制订包括管路在内的发射设备重要单点故障环节的试验技术标准。对于因设备属性、资源代价约束等确实无法消除的单点故障环节，应采取可靠性、安全性设计措施降低风险至可接受水平。

3.3.2 细化标准规范的试验项目

根据产品故障模式，细化标准规范的试验项目。如液压管路接头有爆裂、渗漏、松动等不同故障模式，针对管路接头爆裂和渗漏的故障模式，需要进行压力密封试验考核；针对管路接头松动的故障模式，需要模拟实际安装工况，在试验台进行管路接头振动疲劳试验或在公路上进行运输试验考核。

3.3.3 不断完善试验技术标准

随着电驱动等新技术应用于发射设备，试验方案随之更新发展。根据产品工作方式、工作环境、工作机理，按照专业试验标准进行试验，对应的标准规范应及时制订和修订。以电驱动发射设备标准规范为例，电驱动发射设备与传统机械驱发射设备试验技术标准要求一致的不再重新规定，执行现有传统标准；与传统发射设备标准没有抵触只是针对电驱动发射设备特殊方面增加少量内容，修订原有标准，补充相关内容；对电驱动发射设备特有，不能与传统机械驱发射设备标准通用，要单独制定标准。

根据发射设备高可靠性和大范围环境适应性要求的使用特点，在任务剖面分析基础上，对发射设备试验依据、试验目的、试验项目、试验条件及设备、试验程序与方法等进一步研究，将研制经验转化成标准规范，逐步形成通用技术标准和专用技术标准相结合的发射设备试验技术标准体系和基于标准规范的试验方法，为提升发射设备研制水平提供强有力的支撑。