摘要：摘 要：固体火箭发动机（简称固体发动机）点火装置作为专用火工品，其市场化、货架化程度较低。为适应新形势下型号快速发展的科研任务要求，破解固体发动机型号产品“研制周期短、质量要求高、系统集成多、资源保证难、成本控制严”的困难局面，开展去型号化实践。由固体发动机总
摘 要：固体火箭发动机（简称固体发动机）点火装置作为专用火工品，其市场化、货架化程度较低。为适应新形势下型号快速发展的科研任务要求，破解固体发动机型号产品“研制周期短、质量要求高、系统集成多、资源保证难、成本控制严”的困难局面，开展去型号化实践。由固体发动机总体单位牵头，使用点火装置产品选型平台，采用“三位一体”方法开展去型号化工作；对点火装置去型号化产品按识别的型谱特征参数进行规划，建立满足使用要求的产品型谱；按照“零件标准化、组件模块化、产品组合化”的原则，消除点火装置作为固体发动机专用定制化产品的弊端，形成统一研制、组批投产与统筹验收的良好局面。
关键词：点火装置 固体火箭发动机 去型号化 型谱 选型平台
上海航天动力技术研究所（简称研究所）是国内研制中小型固体火箭发动机（简称固体发动机）的专业所。近年来，研究所以需求为牵引，坚持问题导向和目标导向，建立了新时期固体发动机技术领域的产品化工作框架，积极落实航天科技集团公司新时期产品化工作总体方案，重点推进“产品”和“管理”两个维度以及产品化“制度”“标准”“工作”三个体系的建设要求[1]。在当前高密度型号研制计划与要求下，固体发动机型号产品面临“研制周期短、质量要求高、系统集成多、资源保证难、成本控制严”的挑战。研究所结合点火装置产品研制实际，以点火装置《产品规范》或《通用技术要求》等文件作为型谱产品选用依据，逐步替代设计（研试）任务书，实现点火装置统一研制、组批生产、统筹产保、统一验收，初步实现点火装置型号与产品“并驾齐驱”的航天科研生产模式转型。
1 存在的问题
点火装置是固体发动机的重要组成部分，其作用是接收上级系统发出的点火电信号，启动发火元件引燃扩焰药剂，燃烧产生大量固体微粒和高温高压气体迅速覆盖燃烧室，从而在规定的时间内可靠点燃药柱，使固体发动机按预定要求进入正常工作状态[2]，其工作时序如图1所示。长期以来，研究所科研生产模式一直是以“型号驱动”为主线，点火装置产品交付形式是单机。此外，由于点火装置是专用火工品，较为依赖研究所内配套，市场化发展的动力不足，除个别继承性较强的型号，点火装置产品普遍选用率偏低。
近年来，研究所积极贯彻落实航天科技集团公司产品化工作要求，推动科研生产模式由“型号驱动”向“型号与产品双驱动”转变[3]，逐步实现通用单机/组件产品去型号化。为消除点火装置属于专用定制化产品（即一型号一状态）的弊端，研究所将点火装置从面向型号需求的定制化产品研制模式转向面向标准化、通用化应用需求的“型谱化、货架式”产品供给；并在此基础上，建设统一的产品保证技术体系与通用研制平台，逐渐实现点火装置型谱精简优化，即用最少数目的不同规格产品，构成能够满足现有及可预见到的各类固体发动机全部使用要求的点火装置系列产品，实现点火装置去型号化研制、生产及交付。图1 点火装置工作时序
2 点火装置去型号化管理模式优化实践
目前，研究所不断拓展固体发动机技术领域，逐渐向固体动力系统方向转变，把不属于核心竞争力的部分单机产品生产外包，专注于系统集成工作[4]，合理借用外部资源，从而获得成本优势，点火装置就是其中典型产品。由于研究所专注于中小型固体发动机研制，新研发动机的直径和装药结构形式基本类似，因此点火装置可借用空间较大，这就为点火装置统一研制、组批生产的去型号化管理模式应用奠定了良好基础。2.1 固体发动机总体牵引开展去型号化
目前研究所研制的各类点火装置产品有几十种，由多个单位生产外包。由于前期在点火方式、安装部位、安全保险形式、机械及电气连接接口、环境条件等方面的统筹深度不够，未能根据固体发动机产品实际应用需求对点火装置型谱进行明确，造成点火装置产品的技术与管理工作统筹不够充分，难以形成通用性好的货架产品。
为改变这一不利局面，研究所尝试以点火装置为试点，从现状、需求和发展出发进行整体分析筹划，充分发挥固体发动机总体专业引领作用。以“点火装置型谱建设”专项工作为牵引，聚焦“产品型谱优化”、“技术标准统一”和“研制模式转型”三大工程，形成自顶向下的点火装置去型号化工作指引，具体做法如下。
（1）方法论：采用“固体发动机应用需求”→“点火装置产品能力”→“点火装置型谱”三位一体方法论，深度剖析并统筹整合总体任务需求，围绕各标准直径固体发动机应用实际及产品特点，按照“功能覆盖、型谱最简”原则，建立点火装置产品型谱。
（2）组织机构保障：明确各部门职责，完善点火装置去型号化产品组织机构保障，如图2所示，并与外包生产厂家建立上下协同的产品研制及管理体系，推动双方产品化队伍建设。
（3）构建产品体系框架：产品体系框架是型谱体系建设的基础，通过“点火装置型谱”→“通用技术规范”的产品体系框架，根据点火装置在不同发动机上的功能和性能要求，规划不同的输出接口，形成能满足各个接口和使用要求的点火装置。研制“通用技术规范”，涵盖研究所现有固体发动机点火使用要求，实现以平台型谱建设驱动型号任务。
（4）统一接口：对点火装置型谱产品体系接口和保障要求进行统一，固化技术状态，统一接口标准，压缩规格数量，实现点火装置产品与型号管理解耦。
（5）产品标准建设：与外包生产厂家共同制、修订相应的产品化制度、标准及规范；压缩点火装置类型和规格，向技术成熟度高的点火装置产品统型，并形成统一的研制、生产技术条件（要求）与验收规范，提高标准直径固体发动机点火装置借用率，提升产品生产合格率和稳定性。
（6）考核与评价：对点火装置产品成熟度进行定级评价，并适时发布产品成熟度评价信息供总体参考，研究所和外包生产厂家携手共同推动产品成熟度提升。
（7）形成货架产品：建设点火装置通用研制平台和生产线，根据已梳理出的能够实现核心能力的最简点火装置型谱列表，建立相应的型谱产品数据库和货架目录，最终形成能够满足各标准直径固体发动机应用需求的点火装置产品能力清单，形成点火装置标准货架产品目录，供总体在目录内优先选择。
通过以上措施，结合规范化约束要求，实现固体发动机总体牵引下的点火装置产品去型号化。
图2 研究所去型号化产品组织机构保障
2.2 开展点火装置产品化平台型谱建设
由于前期去型号化产品的选用控制机制和研制管理模式尚不完善，导致点火装置型谱产品成熟度等级与配套固体发动机型号研制阶段的关联度、技术状态控制和产品成熟度提升相互之间缺乏有力支撑，这就需要重点对点火装置去型号化产品按识别的型谱特征参数进行规划，建立满足使用要求的产品型谱，即对点火装置实施基于“货架产品”的研制与开发，实现型号与产品“并驾齐驱”的科研转型。
具体做法上，研究所在厘清并掌握各标准直径固体发动机实际差异的基础上，积极遵循“缩短研制周期、降低产品成本、减小技术风险”的原则[5]，提升点火装置产品选用积极性，增加型谱产品的适配性，不断拓展产品基线状态。依据固体发动机直径大小和部署位置分别构建（相对）大、中、小、微及前部、中部、尾部共12类规格的点火装置产品线，如图3所示。并对接插件规格及节点定义进行统型，即最大限度地将固体发动机点火需求通过通用平台建设形式进行统一，同时对不同类型的点火装置采用不同的产品化工作方法。如对于直列式点火装置类产品，编制《发动机尾部小型点火装置优选技术规范》，明确直列式点火型谱基线和基本配置项（如点火药和药量的选择），并将推荐的接口尺寸作为可选配置项归入基线状态。构建直列式点火装置型谱产品的产品保障标准体系，确保该类产品按照统一的产品保障标准执行，从而有效推进产品组批投产和统筹验收工作。具体选用时，点火专业室根据产品选用清单，开展包括功能性能、质量可靠性、环境适应性等方面的点火装置型谱适应性分析及对标分析工作，给出分析结论。并将审查通过的点火装置型谱产品选用报告提交固体发动机总体室，参加上级单位组织的型号用固体发动机点火装置型谱产品选用评审，并最终得出是否选用的结论。
同时根据点火装置型谱产品选用时发现的问题，如型谱产品技术指标不能满足固体发动机点火要求、各型谱产品环境试验条件不一致等情况，有针对性地制定点火装置型谱产品选用问题清单，从技术和管理两个层面入手，提出改进措施，反哺优化去型号化产品体系建设，完善点火装置选型平台配置。
图3 点火装置产品选型平台（共12类规格）
2.3 组件模块化奠定组批投产基础
点火装置一般由盒体、盒盖、电发火管、装药组件、传火组件、密封垫、密封胶、电连接器、螺钉和锡铅钎料等组成。研究所以“零件标准化、组件模块化、产品组合化”为实施原则，开展点火装置产品型谱及通用组件的优化整合，实现点火装置通用组件/零件/原材料型谱精简，同时对内部通用组件进行模块化改造，统一盒体、盒盖、装药组件等通用核心零件、组件技术状态和控制要求，进而压缩点火装置产品规格数量，提升产品研制的效益和质量，加快产品交付进度，节约人力和物力成本。
通用核心零件标准化和组件模块化有效提升了点火装置产品的质量一致性，且组件模块化改进工作也有利于产品型谱的构建，促进形成了《点火装置产品型谱设计规范》和《点火装置通用组件/零件/原材料选用规范》，达到了提高外包生产厂家产线生产能力和生产效率、提升研究所点火装置产保能力及质量控制水平的目的，推进点火装置型谱产品的设计和改进工作。
2.4 点火装置去型号化组批投产及新型谱培育
目前研究所已建立具有固体发动机技术领域特点的点火装置去型号化研制组织架构，基本健全了相应产品化制度，稳步推进了点火装置产品化队伍建设，形成了点火装置产品化工作管理新模式，实现了产品管理与型号管理解耦，如图4所示。通过持续完善12类规格点火装置型谱，形成了一批以直列式点火装置为代表的较为成熟可靠的型谱产品。
2021年至2024年，研究所梳理各标准直径固体发动机型号任务需求，定期发布点火装置型谱产品需求清单，从通用选型平台建设、点火装置产品技术发展和后续产品择优竞标等方面，结合“任务”和“技术”两方面开展通用点火装置型谱产品组批投产和新产品研发工作。以正式下发的产品规范作为型号产品选用、组批投产的依据，积极引导外包生产厂家组织开展点火装置产品批量生产工作。
通过以上措施，研究所实现了“压缩研制周期、节约研制成本、破解进度短板、提升交付能力”的点火装置去型号化产品组批投产验收管理目标，满足了新形势下高密度型号用固体发动机点火装置研制及使用需求。
图4 点火装置去型号化产品组批投产验收管理框图
3 实施效果
通过全面实施点火装置型谱产品选用控制，研究所逐渐实现了将产品管理与型号项目管理解耦，体系规范建设也更加合理，实现了基于多数成熟点火装置型谱产品加少量定制产品支撑固体发动机产品的研制模式，形成了点火装置型谱选用后提交需求、组批投产、统筹产保和统一验收的良好局面。三年来，研究所点火装置产品质量问题数下降20%以上，产品交付周期压缩近30%，助力研究所在中小型固体发动机等优势领域自主开展原始创新和集成创新，促进了科研生产模式向高效益转型，为型号高质量快速敏捷迭代研制提供了有力支撑。
4 结束语
为改变研究所一型号一状态的局面，构建型号与产品双驱动的科研生产模式，充分发挥固体发动机总体引领作用，将点火装置从面向型号需求的定制式产品研制转向面向标准化、通用化应用需求的“型谱化、货架式”产品供给，推动点火装置科研生产模式由“型号驱动”向“型号与产品驱动并重”转变。建设统一的产品保证技术体系与通用研制平台，逐渐实现“点火装置型谱精简优化”，淘汰了一些不符合要求的“老产品”。使研究所具备了以点火装置产品规范等文件作为产品选用依据的型号研制条件，缩短了生产周期，降低了成本，实现了点火装置去型号化研制、生产及交付的良好局面。
参考文献
［1］宗俊珺.基于航天领域产品化工程的探索研究［J］.航天工业管理，2022（4）：28－31.
［2］鲍福廷，侯晓.固体火箭发动机设计［M］.北京：中国宇航出版社，2016.
［3］张丽芳，唐宏，王玉强，等.固体火箭发动机点火装置型号与产品化一体化工作模式初探［J］.航天工业管理，2022（1）：88－93.
［4］杜伟强，吴飞春，郭宁，等.固体火箭发动机头部点火装置产品化外包协同模式实践［J］.航天工业管理，2022（1）：76－81.
［5］刘益嘉，唐科，胡振兴.航天火工品产品化浅析［J］.火工品，2020（3）：24－27.
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来源：航天标准化
