OB电竞:进步我国航天配备制作才能的考虑

发布时间:2021-08-11 18:19:47 作者:ob欧宝体育直播 出处:ob欧宝下载 字号

  来历:进步我国航天配备制作才能的考虑[J].我国工程科学,2016,18(4):83-89.

  2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心焚烧发射。尔后,神舟十二号载人飞船与火箭成功别离,进入预订轨迹,发射获得圆满成功,这是我国空间站阶段的初次载人发射使命。航天配备是国家空间根底设备制作和卫星运用工业展开的使能财物,航天配备制作是先进制作业的典型范畴。航天配备制作才能决议了国家进入太空、操控太空和运用太空的才能,是国家卫星及运用工业的根底与中心。航天配备制作工业是国家战略性新兴工业,是制作航天强国和制作强国的重要支撑。

  我国工程院栾恩杰院士科研团队在我国工程院院刊《我国工程科学》撰文,从航天配备及其制作进程的特色剖析了我国航天配备制作体系才能的构成,并结合我国航天配备制作的展开趋势,剖析了我国航天配备制作存在的杰出问题,提出了进步我国航天配备制作才能的对策主张。文章指出,要针对我国航天配备制作存在的短板和瓶颈问题,经过构建先进的航天制作形式,强化工艺立异,打破航天制作配备技能瓶颈,强化人才部队制作和营建有利的展开环境等行动,完结我国航天配备制作才能跨越式展开,推进我国航天强国的制作。

  经过多年的展开,我国已构成自主完善的航天科技工业体系,具有了较强的航天类型研发才能和航天配备制作才能,圆满完结了以载人航天、月球勘探等为代表的国家严重航天使命,圆满完结了各类各型运载火箭、运用卫星及战略、战术导弹兵器的研发和出产使命,有力推进了我国航天科技进步和经济社会展开,为增强国家的归纳国力、国防实力与民族凝聚力作出了奉献。

  航天配备是国家空间根底设备制作和卫星运用工业展开的使能财物,航天配备制作是先进制作业的典型范畴。航天配备制作才能决议了国家进入太空、操控太空和运用太空的才能,是国家卫星及运用工业的根底与中心。航天配备制作工业是国家战略性新兴工业,是制作航天强国和制作强国的重要支撑。国际航天大国无不将新式运载火箭、大容量通信卫星、高分辨率遥感卫星和全球导航卫星等航天配备作为要点投入范畴。国际航天的展开进程标明:航天配备的展开水平决议了航天展开的高度,航天配备表现了国家毅力,没有自主可控的航天配备制作才能,就没有坚实、可继续展开的航天才能和航天工业。

  习总书记指出,展开航天事业,制作航天强国,是咱们不懈寻求的航天梦。当时,国际经济展开环境发生了杂乱而深入的改动,制作业面临严峻的展开局势。加快结构调整,推进工业晋级,推进我国由制作大国向制作强国改动、由航天大国向航天强国改动的战略使命,对我国航天配备制作的才能和技能水平提出了更高要求,亟需以我国航天配备制作的实践需求为牵引,大力进步我国航天配备制作才能,推进航天强国制作。

  航天配备制作特指运载火箭及空间运载器、卫星、飞船、空间站、深空勘探器、导弹兵器以及相关地上保证设备等产品的制作。

  战略位置重要。作为航天工业展开的物质根底、履行国家航天使命的载体和进步国家制天权才能的重要范畴,航天配备制作具有严重的战略含义,难以从国外引进,有必要坚持走自主可控的展开路途。

  技能构成杂乱。航天配备高度杂乱,由多学科、多范畴的技能所集成,是技能高度密布的杂乱工程体系。航天配备制作具有极强的探究性、定制性,是一个逐渐吃透规划意图、继续进步工艺成熟度的进程。

  运用环境严厉。航天配备在空间环境中作业,面临真空、微重力、极点温度、原子氧、高能带电粒子、空间碎片等要素的检测。因而,航天配备制作有必要要充分考虑严厉的空间环境所构成的影响,采纳有用的防护技能和办法。

  保证服务困难。现在,除空间站外,一切在轨航天配备均无人值守,出于技能可行性和经济可接受性的考虑,很难对在轨航天配备展开保证服务。因而,航天配备有必要要具有极高的可靠性,这种可靠性可经过规划、工艺、出产、实验等进程来完结,对航天配备制作提出了更高的应战。

  单件价值极高。航天产品功用和性质特别,完结特定使命和功用无需较大批量,与其他配备制作业比较,不具有较强的规划效益,可是单件产品的价值极高,具有量少而附加值高的特色。

  安全防护严厉。现在,航天配备产品中含有有毒有害物质,如惯例液体火箭的推进剂硝基氧化剂和各种肼类燃料,这些物质具有强氧化性、腐蚀性、毒性和易燃易爆特性,制作进程中需求采纳严厉的防护办法,这对航天配备制作进程的安全性提出了极高要求。

  航天配备制作体系是指以出产航天配备产品为意图,由制作进程中的人员、物料、动力、软硬件设备以及相关规划办法、加工工艺、出产调度、体系维护、办理规范等组成的具有特定功用的有机全体,航天配备制作体系是航天工业体系的重要组成部分。

  航天配备制作体系受人员、机器设备设备、物料、环境等多种要素的影响和限制。一起,航天配备自身杂乱的技能构成、严厉的运用环境和困难的保证服务等特色,都大大进步了航天配备制作进程的杂乱程度和困难程度,首要表现为:

  航天配备规划难度大,技能状况改换频频,产品数据信息繁复;航天配备制作工艺杂乱,包括资料选用、工序安排、刀具运用、装夹办法、切削参数、安装办法、质量查验等内容;航天配备制作现场环境杂乱,触及设备布局、产品流通、资源调度等方面。

  航天配备既需求完结面向用户需求的多种类个性化定制,也需求根据渠道化、模块化、产品化等手法保证批产使命的完结,存在着广泛的“多种类、小批量”的出产需求。

  航天配备安装进程杂乱,难以完结主动化流水线式的批量出产,对航天配备安排出产的柔性提出了极高的要求。

  为了有用应对航天配备制作进程的杂乱性,我国航天制作业在安排办理、体系工程、质量办理等方面构成了一套行之有用的办法。

  一是紧密的安排办理进程。航天配备制作是典型的跨学科、跨部门、跨地域的杂乱制作进程,触及规划、出产、实验、收购、物流、测验等多个环节,构成了以总装集成单位为龙头,由各分体系、单机、部件单位和外协配套单位组成的杂乱出产协作网络;树立了以总指挥、总规划师、总工艺师为中心的职责主体,以产品分化结构、什物配套表为根据,以各级齐套单位为要害节点,以配套链条为纽带,以科研出产计划为标尺的一套自上而下、逐层分化、紧密有序的安排办理体系。

  二是严厉的体系工程进程。航天配备高度的技能杂乱性决议了航天配备的制作有必要严厉遵守全体→分化→集成的体系工程进程,有必要严厉依照计划、初样、试样、定型等不同阶段的研发程序,坚持规划决议制作可行性、制作验证规划合理性的体系理念,特别注重安装、验证和实验等环节,继续进步航天配备制作技能成熟度和制作成熟度。

  三是苛刻的质量办理要求。航天配备产品质量具有特别的政治影响和社会影响,需求满意高质量、高可靠性的需求,以及小子样、一次成功的特别要求。我国航天配备制作坚持“体系质量观”,培育了“严慎细实”和“零缺点”的质量理念,树立了类型研发单位抓质量体系运转,类型项目团队抓质量保证纲要施行的矩阵式产品保证体系,构成了技能、办理归零“双五条”规范等一系列相关配套规范规范。

  配备制作才能是配备制作体系效能的直接反映。航天配备制作体系才能包括技能才能和办理才能两个方面,如图1所示。

  技能才能包括体系才能和专业才能。体系才能反映了航天配备制作体系在全体层面所表现出来的技能水平缓效益、功率,是企业制作形式的直接表现,包括制作体系的数字化和主动化水平,如计算机辅佐规划(CAD)、计算机辅佐工艺进程规划(CAPP)、计算机辅佐工程(CAE)和计算机辅佐制作(CAM)等;包括信息化水平,如企业信息化体系中的制作资源计划(MRP)、企业资源规划(ERP)和生命周期办理(PLM)等;还包括出产线布局优化水平缓单元化柔性制作水相等要素。专业才能则是根据航天技能专业和产品特色所构成的个性化制作才能,航天配备制作进程触及大型、异型杂乱结构件加工和成形,微、精、专器材的出产制作,复合资料加工和制作等不同范畴;触及机械加工、焊接、成形、铸造、热处理等不同专业以及相关的专业测验与查验技能等。这些专业才能若存在短板或瓶颈将会直接影响航天配备制作体系的运转功率和效益。

  办理才能包括外部体系机制和内部管控规程两个方面。外部体系机制首要指航天配备制作的外部方针环境、国家投入力度、保证手法等方面;内部管控规程首要指航天配备制作体系内部的运转机制,包括计划调度、协作配套、查核点评等。

  极点制作是指在极点条件或环境下,制作极点规范或极高功用的产品、器材和体系。跟着人类的航天活动由近地迈向深空、由无人转向有人,航天配备越来越多地表现出极点制作的特征。

  大型化和重型化:空间根底设备制作呈现出大型化和重型化的趋势,如空间站需求分阶段在空间拼装制作,大容量卫星需求大型卫星渠道支撑,重型运载火箭需求大部段结构制作,为习惯一星多用、长寿命运转的展开要求,卫星所带着的有用载荷和燃料越来越多,越来越重。

  精细化和小型化:航天配备结构形状与零部件合作联系杂乱,其对尺度精度、外表质量以及安装精度要求很高,如卫星的外表轴承的圆度、圆柱度、外表粗糙度等均要到达纳米级。一起,高功用的细小航天器的规划与制作,如微传感器、微操控器、微动力、微光学器材等对航天配备制作提出了新的要求和应战。

  高功用和共同性:航天制作面临许多共同的需求和问题,如特种工艺、特种资料等,航天产品的要害零部件如框、梁、接头、壳段等很多运用钛合金、高强度及高温合金钢、工程陶瓷等难加工资料。一起,因为订货量小、用量少,往往还面临供货不接连和出产线难以保持的问题,因而特别需求各个工业部门的协同合作。

  以美国国家航空航天局、美国波音航空航天公司、法国空中客车公司、美国洛克希德马丁空间体系公司等闻名研讨机构和企业为代表,国外航天制作业经过数字化规划制作手法完结了产品质量、协同功率、研发才能的大幅度进步。2014年美国宣告在芝加哥树立公私合营的“数字制作与规划立异研讨所”,可快速完结计算机规划和工程原型研发,以愈加先进的制作技能完结杂乱的规划,使美国国家航空航天局在制作、测验和试飞下一代空天体系的进程中速度更快、效费比更高。

  国外首要航天承包商已遍及完结了网络化的协同规划与制作,美国国家航空航天局展开了智能化归纳工程环境(intelligent synthesis environment, ISE)的研讨作业,将高功用计算机、高速网络、数字化产品与根据常识的规划、人工智能、人机交互技能有用地结合在一起,构成了一种跨地域的虚拟协同环境,不同地域、身份和学科的专家和工程技能人员在此渠道上进行归纳规划和航天产品规划、实验和样机制作,进步了卫星研发功率,节省了研发本钱。

  跟着空间探究向更远、更深的范畴延伸,特别是载人登月、火星勘探等深空勘探工程项意图施行,对航天配备的可靠性提出了更为苛刻的要求。美国国家航空航天局在《2014年战略规划陈述(NASA Strategic Plan 2014)》中指出其正致力于战胜空间辐射、后勤保证和长时可靠性等应战,对航天高可靠性问题给予了高度注重。

  国外航天承包商活跃推进低本钱制作技能,一方面经过根据本钱的规划、并行工程、集成产品开发、数字化规划、网络化制作、建模仿真等技能手法,从规划源头、研发流程和研发环境等方面下降制作本钱;另一方面,大力展开卫星渠道、细小卫星、可重复运用运载器等航天技能下降航天使命本钱。此外,还经过商业化形式施行精益出产来大幅下降本钱。

  为了进步功率、缩短交给周期,美国提出了“精益飞机研发计划(Lean Aerospace Initiative, LAI)”。该建议来历于一个以麻省理工学院为领导的包括政府机构、航空航天军工企业的安排,其方针是协助航空航天工业界完结以更少的时刻、更低的本钱交给质量更高的产品。一起,一些商业化的航天企业在进步功率方面也获得了明显的展开,如美国太空探究技能公司(SpaceX)的猎鹰9号火箭从一无一切到完结首飞只用了4年半的时刻,而其载人“龙飞船”(Crew Dragon)从一无一切到完结初次验证飞翔只用了4年时刻。

  国外航天制作业在先进成形技能、先进联接技能、复合资料制作技能以及数字化制作技能与配备方面得到了进一步进步,涌现出一批新的制作工艺与技能,如美国国家航空航天局联合洛克希德马丁空间体系公司研发出了推进剂贮箱全体成型技能,可省去很多的焊接与查验进程;美国波音航空航天公司、法国空中客车公司、洛克希德马丁空间体系公司运用数字化安装技能、虚拟实验室等先进数字化制作技能缩短加工周期,下降制作本钱。空间在轨安装和航天增材制作(3D打印)技能正在成为广受注重的要点范畴。美国国家航空航天局施行了具有改动游戏规则含义的大型结构体系太空安装项目,美国国防部先进研讨项目局(DARPA)颁发美国劳拉空间体系公司(SS/L)一项研讨地球停止轨迹通信卫星在轨机器人拼装技能(“蜻蜓”项目)的合同。雷神公司、洛克希德马丁空间体系公司、法国空中客车公司等航天企业集团都展开了3D打印技能在火箭、导弹、卫星等范畴的运用研讨,均获得了较好的效果。

  航天配备制作作为我国航天科技工业体系的刚强柱石和中心才能,是我国航天可继续展开的根底,先进的工艺技能和制作才能是保证各项科研出产使命顺利完结的重要保证。

  近年来,我国航天配备制作的技能水平跟着类型使命的展开获得了明显进步,打破了新一代运载火箭大型贮箱制作安装工艺和以焊接铣切一体化大型焊接配备为代表的一大批要害技能,遍及施行了以产品为中心来代替以专业分工为中心进行出产单元组成的出产办法,加快制作工艺与配备的晋级换代,很多引进并运用了工艺办理体系、出产派工体系、车间制作履行体系等信息化渠道,在三维数字样机开发、规划工艺协同、工艺规划仿真验证等方面获得了必定打破,航天配备制作逐渐开端向数字化研发形式过渡与转型。

  当时,西方发达国家重新知道到了制作业的位置和价值,力求要在新一轮先进制作业竞赛中获得优势位置;我国航天配备制作技能水平与国外航天先进水平比较还有必定间隔,还不能很好地习惯航天工业快速展开的要求。

  我国航天配备制作首要选用研发与批量出产混合共线的形式,其批量出产才能不强。在研发和批量出产形式发生冲突时,批量出产才能易受到影响。一起,因为航天产品多种类、小批量的特色,使其制作进程换型频频,再加上短少在线原位检测设备和快装快换的东西手法,使得制作单元的制作功率难以获得根本性的进步。

  航天配备制作数控化水平比较低,劳动密布型的手艺出产形式遍及存在。规划–工艺–现场出产线之间的数据链路没有贯穿,规划阶段生成的数字化模型无法直接辅佐出产制作。工艺仿真、数字化安装等先进数字化制作技能才能单薄。

  规划制作一体化程度不高。工艺规划与产品规划没有完结并行工程,工艺提早介入规划的程度有限,导致规划计划的可制作性不强。规划与工艺之间的体系渠道、专业软件、标示规范尚不一致,规划模型和数据难以同享。

  我国对工艺在航天科研出产体系中的效果注重不行。长时间以来,我国航天制作业一直是经过研发来树立科研出产体系的,呈现了重科研轻出产,重规划轻工艺的现象,对工艺在科研出产中的效果知道短少,注重不行,没有树立独立、完善的工艺展开体系,难以从根本上进步工艺的技能水平缓才能,限制了我国航天配备制作才能的进一步进步。

  工艺技能水平尚不习惯类型使命快速展开的要求。在航天类型研发出产进程中,跟着新技能、新设备、新资料的很多运用,客观上要求加大工艺攻关力度以习惯类型使命需求;但从全体上看,我国航天工艺技能研讨短缺,立异短少,一些新类型的研发依然沿袭几十年前的工艺办法,难以习惯类型使命的展开要求。

  工艺手法较为陈腐。对先进工艺技能手法的运用不行,相较于计算机辅佐规划和计算机辅佐制作环节,工艺环节的计算机辅佐工艺进程规划成为了航天数字化制作形式的短板。先进工艺手法的短少使得工艺规程的一致性较差,功率较低,一起,工艺规范、工艺技能效果也难以进行有用的堆集、办理和复用。

  航天大型、异形杂乱结构件的制作才能还不能满意类型研发需求。跟着国家航天活动由近地向深空、由单一使命向多使命、由短期逗留向长时间驻留的扩展,航天配备的结构尺度和结构杂乱程度大大添加,这对我国大型、异形杂乱结构件的加工和成型才能提出了更高要求;因而,面向未来的航天类型使命,亟需研讨可以打破大结构尺度产品和异形结构产品的安装技能、丈量技能、大直径运载火箭贮箱原位制作根底技能和大型铆接筒段壳体主动化铆接成套配备、贮箱箱底全体旋压配备、大型铝合金环形结构件准确校形配备等。

  航天精细制作才能有待进一步进步。现在,以出产惯性器材、微电子、光学遥感器为代表的航天精细、超精细制作技能已由微观制作范畴进入微观制作范畴,精度要求现已到达了亚微米,乃至纳米级,这对我国航天配备制作业的精细加工、精细成型、准确安装等精细制作技能提出了更高要求。我国现有的航天配备技能水平间隔精细制作技能还有必定间隔,比方我国新一代高精度惯性外表和渠道体系在规划技能和指标上可以挨近国际先进水平,但其要害零部件的精细制作技能水平低,工艺配备落后,导致其研发周期长,制作本钱高,产品精度和可靠性低,产品质量和批量出产才能难以进一步进步。

  航天复合资料制作才能与国外先进水平比较还存在必定间隔。跟着航天使命要求越来越高,航天高功用复合资料的用量也在敏捷扩展,各种航天飞翔器的重要结构件,如运载火箭和导弹的壳体、飞船部件、卫星天线等的出产,正在越来越多地选用复合资料,这对我国航天复合资料的制作技能水平缓制作才能提出了更高要求。我国航天制作业在铝锂合金等新式轻质资料及钛合金等高熔点合金的成型、联接及增材制作技能,热防护资料、高模量碳纤维、耐烧蚀纤维陶瓷等先进功用复合资料技能与主动成型加工配备等方面与国外先进水平比较还有必定间隔。

  航天配备制作企业所获得的投入和支撑力度相对短少。我国航天出产制作企业在整个航天科技工业体系中话语权较小,所获得的资源投入相对较少。国家军工固定财物出资类型痕迹过重,铸造、铸造、焊接、检测等航天根底制作才能获得的投入较少。航天出产制作企业往往面临多家规划单位,一起承当多个类型的研发与批量出产使命,遍及面临着制作资源严重、人员加班加点的问题。

  航天配备制作体系中不同单位间的协同性有待加强。航天规划单位与制作单位彼此别离,协同性不高,规划单位与工艺单位之间短少交流,技能状况改变频频,制作工艺难以安稳。主管单位与分体系单位、上下游单位之间的计划调度安排不行合理,制作资源占用均衡性、进展匹配性较差,产品难以齐套;前方与后方制作企业之间存在转接产技能交底不充分的现象,构成后期屡次交流和谐、重复投入资源展开工艺攻关等问题。

  科研办理难以有用支撑航天配备制作才能的进步。在长时间保成功的压力下,为到达航天产品高可靠性的要求,航天配备制作在选用新技能、新工艺方面较为保存,只要在其他类型上运用成功后才敢运用,先进的制作技能、工艺转化推广较慢。航天配备产品化程度较低,间隔通用化、系列化、组合化的“三化”要求还有必定间隔,制作功率难以进步。

  跟着国家严重科技专项和严重航天工程的施行,多型卫星、航天器进入批量研发和出产阶段,亟需安身自主可控,加强体系策划,进一步优化制作资源配置,处理要害瓶颈和短线问题,大力进步我国航天配备制作才能,完结航天事业可继续展开。

  展开数字化模型的规范化和规范化专项工程,一致和规范规划、制作上下游数字化模型的渠道、软件的生成与标识计划,完结数字化模型上下游间的贯穿。活跃探究航天体系工程立异展开,完结根据模型的航天配备的开发制作进程,大力推广集成产品开发办法,完结航天配备规划制作一体化;构建航天协同规划工程环境、航天配备制作体系、企业资源规划体系集成交互的制作形式,完结航天配备制作的数字化、网络化和集成化。

  加强对航天工艺技能展开的体系规划,完善工艺立异的激励机制,加快工艺立异效果的工程化运用。推广工艺先行于规划进行先期攻关打破的工艺研发办法,提早进行工艺储藏,到达工艺拉动规划,技能推进规划的意图。展开计算机辅佐工艺进程规划技能的运用演示工程,加大对工艺道路、流程、办法及相关软件、东西的支撑力度,充分发挥工艺在航天制作体系中的纽带效果,完结规划–工艺–制作的一体化集成。

  环绕月球勘探、高分辨率对地观测体系、载人航天、斗极导航等严重航天工程的实践需求,加强对难以引进的航天高端专用制作配备研发的投入力度;针对短板和瓶颈问题,体系策划,加强攻关,要点处理出产要害元器材精细/超精细制作配备、先进功用性复合资料制作配备、大型杂乱异形结构制作配备、主动化柔性对接安安配备、先进检测设备等长时间限制我国航天制作才能的瓶颈环节。

  活跃学习培育航天类型研发部队的成功经验,探究树立航天才能制作总规划师、航天类型出产总指挥的人才部队体系,强化规划–工艺–现场的归纳人才培育,扩展航天工艺制作专业人员培育和生长的通道,加快培育航天制作才能制作、类型批量出产的高端领军人才,大力推广集成产品团队形式,实在发挥工艺人员在规划和现场之间进行有序、有用联接的桥梁效果。

  加强资源整合,制作军民协同、国家大协作条件下的自主和可继续展开的航天制作体系,进步对中心、高端航天制作环节的自主可控力度,一起对一般的航天制作环节要活跃引进社会制作资源,进步功率,下降本钱;完善国家航天才能制作布局,加强统筹和谐,加强对铸造、铸造、热处理等航天制作根底才能的投入力度;树立航天制作体系专业研讨机构,首要担任航天制作体系的共性技能探究和相关规范拟定,展开航天先进制作技能展开战略研讨,环绕增材制作、数字化制作、智能制作等范畴展开先进制作技能预先研讨,为树立习惯我国当时航天使命需求和未来航天才能展开需求的航天制作体系供给全面支撑。

  航天配备是我国空间根底设备和卫星运用工业展开的物质根底,航天配备制作具有极高的杂乱性和特别性。当时,我国航天先进制作形式和技能展开敏捷,航天类型使命对航天配备制作才能提出了更高要求,亟需针对我国航天配备制作存在的短板和瓶颈问题,经过构建先进的航天制作形式,强化工艺立异,打破航天制作配备技能瓶颈,强化人才部队制作和营建有利的展开环境等行动,完结我国航天配备制作才能跨越式展开,推进我国航天强国的制作。

  参加安排、掌管首型潜地战略导弹和首型陆基机动中程战略导弹研发,提出陆基机动中程战略导弹型谱化、系列化展开思路,习惯了展开需求。参加安排、掌管初次月球勘探工程,提出深空勘探“探、登、驻(住)”和“绕、落、回”的技能展开道路,拓荒了深空勘探新范畴。在航天类型和工程研发作业中获得了一系列开拓性和立异性效果,为我国兵器配备和航天事业展开做出严重奉献。在长时间工程实践中,提出了合适国情的体系工程办理理论与办法,已广泛运用于国防科技工业体系并获得明显效果。