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    计量促进航天器产业发展经验思考和发展展望

    • 发表时间:2021-03-31 00:27:04
    • 来源:本站
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    一、引言
    我国航天事业经过半个多世纪发展,经历了以两弹一星、载人航天和深空探测为里程碑的辉煌,实现了从无到有,从小到大的自主创新发展。2020年是全面启动航天强国建设的关键之年,北斗导航、探月三期、高分专项三个国家重大工程完美收官;天问一号火星探测器踏上征程,承载着中华民族探火的希望与梦想;嫦娥五号探测器发射成功,将实现我国首次月球采样返回。
    航天计量是航天科技工业发展的重要技术基础,是航天产品从研制、生产,到试验和使用各个环节不可或缺的重要组成部分。中国无产阶级革命家聂荣臻元帅指出:科技要发展,计量须先行。航天事业的长期实践证明,计量工作在确保航天器产品质量可靠性、支撑航天技术发展和重大型号研制等方
    面发挥了不可替代的技术支持与技术保障作用。目前,航天器产业计量发展正在实现从建立量值溯源体系向注重产业的全产业链、全寿命周期、全溯源链和前瞻性建设的重大转变,从而更好地让计量在提升航天型号产品质量和服务国家经济建设等方面发挥重要作用。

    长征三号乙运载火箭点火升空
    长征三号乙运载火箭点火升空图


    二、航天器产业发展的形势和需求
    随着国际形势的变化和航天技术的飞速发展,我国将不断开发新技术,研制新一代飞船,提高进入空间、利用空间、控制空间的能力。航天器产业计量作为支撑武器装备发展的基石,必须以问题为导向,围绕新一代飞船跨越式发展对计量提出的新需求,不断强化体系建设,持续提高最高计量标准器具准确度,扩展量程范围,继续加强现场和特殊环境下的计量校准技术研究和专用测试设备研制,为提升航天器性能和质量提供强有力的保障。
    中国航天已经进入由航天大国向航天强国迈进的历史征程,在航天器产品研制过程中,更高的准确度、更远的距离、更加复杂的空间环境适应性、更高的可靠性、更快的反应速度、更强的机动性、更长的寿命、更便于维护使用等要求,使得航天器产业对计量的需求呈现出如下特点:

    (一)应用领域新
    在中国航天强国建设的背景下,拓展临近空间、空间攻防、天地信息一体化应用等新领域,突破航天重大新技术,确立创新技术领先优势成为航天领域的关注重点。随之而来的是新技术、新领域对航天器产业计量提出的更高要求。比如: 提出空间计量概念,开展空间天文、空间物理、微重力科学和空间生命科学的基础研究以及长期在轨计量校准技术研究;开展卫星地线系统特征矩阵参数校准技术等方面的研究,保障航天器的供配电系统质量;开展等离子体计量校准技术研究,支撑卫星姿态控制的微波等离子发动机运行。同时,随着航天科学技术的高速发展,航天型号呈现出信息化、智能化、一体化的发展趋势,为了满足新一代航天型号发展的计量保证需求,航天器产业计量必须开展前瞻性研究,解决关键计量校准测试技术问题,增强技术储备,提高航天器产业计量的研发能力和自主创新能力。

    (二)技术水平高
    随着航天技术的快速发展,原有计量校准能力覆盖范围、参数的测量范围、测量准确度、测量方法已经不能完全满足当前的型号需求,甚至可能影响到航天型号发展。比如随着空间站、遥感等型号的发展需要,急需建立空间计量与标定能力,以满足多种复杂环境、全方位全天候的在轨测量要求。面对航天器急需的计量技术,航天计量校准测试研究如何快速融入型号,第一时间了解型号需求;加强预先研究投入,研究与型号相适应的新测量方法;拓展技术能力,实现极值参数的测量;满足航天型号新出现参数的计量要求,不断提高航天器计量标准的技术水平,确保航天科技工业量值准确可靠,强航天计量对型号工程的支撑保障能力。

    (三)综合性强
    航天器计量测试具有复杂性、系统性、动态性等特点,装置、设备大多集成化、模块化、大型化。传统计量校准方式已经不能完全适应需求,航天器产业计量要由传统的实验室测量向现场、在线测量转变;由静态校准向动态实时校准转变;由单一参数测量向多参数综合测量转变;由独立的仪器、设备计量校准向系统综合计量校准转变;由真实物理量校准向模型化仿真的虚拟量校准,及其逻辑标准溯源性转变。大力发展现场、在线、动态、综合、半实物仿真计量测试技术,促进计量工作走出实验室、贴近实际工况、走向研制生产和试验等航天器研制产业一线。此外,随着航天任务的快速增长和相应技术难度、技术跨度要求的不断增大,其对型号部组件、单机、整星产品、数字仿真平台的质量与可靠性要求越来越高,计量作为支撑现代产业发展和型号产品质量控制的重要技术基础,相应技术能力提升迫在眉睫。

    (四)测试设备专
    航天型号工程研究、试验中,采用了大量的专用测试设备和高性能传感器,其量值的准确可靠是型号工程质量的重要保证。美国航天飞机上使用的传感器约100多种4000多个,其中温度传感器1300多个,压力传感器1200多个,其余为转速、流量、红外等传感器;美国土星SA525运载火箭部分所用传感器数量达到2077只;阿波罗10号各舱用传感器数量达到1218只。因此,航天计量发展要着力围绕重大型号工程,突破关键技术,开展专用测试设备校准研究,研制热电、应变、光纤等高性能传感器校准装置,编制专用测试设备、传感器校准规范。

    中心承担双曲线一号遥一欧尚号运载火箭发射角瞄准任务
    中心承担双曲线一号遥一欧尚号运载火箭发射角瞄准任务


    三、航天器产业计量工作成效
    2017年,原质检总局批准依托北京东方计量测试研究所成立国家航天器产业计量校准测试中心。中心成立三年多来,以国家航天器产业发展技术需求为牵引,积极发挥计量校准测试技术优势,将计量技术融入航天器设计、研制、生产、试验和应用全过程,为航天器产业发展提供计量测试技术和计量科技创新服务;以航天器研制量值传递体系建设、航天计量校准测试技术基础研究、航天专用计量校准测试设备研制为主要任务,整合航天器产业领域优势计量资源,构建国家航天器产业计量校准测试服务体系;通过计量科技创新服务,为解决产业关键共性技术难题提供支持,提高航天产业计量核心竞争力,助力我国由航天大国向航天强国转变。

    (一)广泛开展产业计量服务
    中心坚持秉承全溯源链、全寿命周期、全产业链、前瞻性的要求,积极融入产业,履行中心职责,发挥中心作用,引领产业计量校准测试技术发展,创新计量校准技术服务理念与模式,解决产业内多个计量校准测试难题,支撑国家航天器产业升级发展,促进国家高技术产业发展与创新,推动国家计量体系完善。截至2020年9月,中心为航天器产业相关单位计量仪器设备共计约4万台套,完成航天器专用测试设备检测850台套,完成卫星发射场计量保障任务6次,完成型号测试设备产品单机56台,板卡及模块205块的设计与交付工作。全年并行开展产品研制、生产各类任务共计42项,形成高精度恒流源板卡、大电压采集板卡、供配电测试产品、开关矩阵测试产品、多通道电参数测试产品等多个成熟产品。在开展测试设备单机研制业务的基础上,进一步提升测试产品研制能力,由单机研制能力向系统服务能力方向转变,由点及面,将航天器测试产品线提升为针对整星测试、试验领域的整包测试服务能力,提供系统解决方案,实现测试整包服务。

    (二)大力提升技术创新水平
    中心技术创新成果显著,编制科研项目成果转化方案,发布成果转化专项自研项目指南,引入第三方科技成果转化评价机制;完成脉冲太阳电池模拟器、超声探伤仪校准装置、空气净化系列产品等23款产品研发定型;完成搭载实践二十号开展标准太阳电池空间标定试验。其中,宽量程高准确度交流电流校准装置项目获国防科技进步一等奖和航天科技集团有限公司科技进步一等奖。中心计量科技创新项目紧密跟踪产业发展重大技术需求,积极将计量测试融入产业的关键领域、关键环节、关键产品和关键参数测量方面,立足于在航天器研制全过程中发挥积极支撑作用。

    四、发展展望
    国家航天器产业计量校准测试中心建设以国家航天器产业发展为导向,积极发挥计量测试技术优势,以产业量值传递服务、计量测试技术研究、专用计量测试设备以及其大型设备研制为主要突破口,助力航天器产业发展。随着国家航天科技产业不断发展,国家对航天器型号产品质量要求越来越高,计量校准测试技术发展模式也向以产业需求为主导转型。中心将继续按照建中心、搭平台、建联盟的战略步伐,集合产业链中各环节的资源和力量,本着来自于产业、服务于产业,合作共赢的宗旨,建立起国家航天器产业的计量校准测试标准体系、示范效应、合作机制等,为国家航天器产业升级发展做出更大的贡献。

    本文《计量促进航天器产业发展经验思考和发展展望》,链接:http://www.jiaozhun.co/hynew/217.html
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