計(jì)量促進(jìn)航天器產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)思考和發(fā)展展望
發(fā)布時(shí)間: 2021-03-31
一、引言
我國(guó)航天事業(yè)經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)發(fā)展,經(jīng)歷了以兩彈一星、載人航天和深空探測(cè)為里程碑的輝煌,實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有,從小到大的自主創(chuàng)新發(fā)展。2020年是全面啟動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的關(guān)鍵之年,北斗導(dǎo)航、探月三期、高分專項(xiàng)三個(gè)國(guó)家重大工程完美收官;天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器踏上征程,承載著中華民族探火的希望與夢(mèng)想;嫦娥五號(hào)探測(cè)器發(fā)射成功,將實(shí)現(xiàn)我國(guó)首次月球采樣返回。
航天計(jì)量是航天科技工業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ),是航天產(chǎn)品從研制、生產(chǎn),到試驗(yàn)和使用各個(gè)環(huán)節(jié)不可或缺的重要組成部分。中國(guó)無(wú)產(chǎn)階級(jí)革命家聶榮臻元帥指出:科技要發(fā)展,計(jì)量須先行。航天事業(yè)的長(zhǎng)期實(shí)踐證明,計(jì)量工作在確保航天器產(chǎn)品質(zhì)量可靠性、支撐航天技術(shù)發(fā)展和重大型號(hào)研制等方
面發(fā)揮了不可替代的技術(shù)支持與技術(shù)保障作用。目前,航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量發(fā)展正在實(shí)現(xiàn)從建立量值溯源體系向注重產(chǎn)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期、全溯源鏈和前瞻性建設(shè)的重大轉(zhuǎn)變,從而更好地讓計(jì)量在提升航天型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)等方面發(fā)揮重要作用。

長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭點(diǎn)火升空?qǐng)D
二、航天器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的形勢(shì)和需求
隨著國(guó)際形勢(shì)的變化和航天技術(shù)的飛速發(fā)展,我國(guó)將不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù),研制新一代飛船,提高進(jìn)入空間、利用空間、控制空間的能力。航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量作為支撐武器裝備發(fā)展的基石,必須以問(wèn)題為導(dǎo)向,圍繞新一代飛船跨越式發(fā)展對(duì)計(jì)量提出的新需求,不斷強(qiáng)化體系建設(shè),持續(xù)提高最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具準(zhǔn)確度,擴(kuò)展量程范圍,繼續(xù)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)和特殊環(huán)境下的計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)研究和專用測(cè)試設(shè)備研制,為提升航天器性能和質(zhì)量提供強(qiáng)有力的保障。
中國(guó)航天已經(jīng)進(jìn)入由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的歷史征程,在航天器產(chǎn)品研制過(guò)程中,更高的準(zhǔn)確度、更遠(yuǎn)的距離、更加復(fù)雜的空間環(huán)境適應(yīng)性、更高的可靠性、更快的反應(yīng)速度、更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性、更長(zhǎng)的壽命、更便于維護(hù)使用等要求,使得航天器產(chǎn)業(yè)對(duì)計(jì)量的需求呈現(xiàn)出如下特點(diǎn):
(一)應(yīng)用領(lǐng)域新
在中國(guó)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的背景下,拓展臨近空間、空間攻防、天地信息一體化應(yīng)用等新領(lǐng)域,突破航天重大新技術(shù),確立創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)成為航天領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)。隨之而來(lái)的是新技術(shù)、新領(lǐng)域?qū)教炱鳟a(chǎn)業(yè)計(jì)量提出的更高要求。比如: 提出空間計(jì)量概念,開(kāi)展空間天文、空間物理、微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究以及長(zhǎng)期在軌計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)研究;開(kāi)展衛(wèi)星地線系統(tǒng)特征矩陣參數(shù)校準(zhǔn)技術(shù)等方面的研究,保障航天器的供配電系統(tǒng)質(zhì)量;開(kāi)展等離子體計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)研究,支撐衛(wèi)星姿態(tài)控制的微波等離子發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。同時(shí),隨著航天科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,航天型號(hào)呈現(xiàn)出信息化、智能化、一體化的發(fā)展趨勢(shì),為了滿足新一代航天型號(hào)發(fā)展的計(jì)量保證需求,航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量必須開(kāi)展前瞻性研究,解決關(guān)鍵計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試技術(shù)問(wèn)題,增強(qiáng)技術(shù)儲(chǔ)備,提高航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量的研發(fā)能力和自主創(chuàng)新能力。
(二)技術(shù)水平高
隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展,原有計(jì)量校準(zhǔn)能力覆蓋范圍、參數(shù)的測(cè)量范圍、測(cè)量準(zhǔn)確度、測(cè)量方法已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)前的型號(hào)需求,甚至可能影響到航天型號(hào)發(fā)展。比如隨著空間站、遙感等型號(hào)的發(fā)展需要,急需建立空間計(jì)量與標(biāo)定能力,以滿足多種復(fù)雜環(huán)境、全方位全天候的在軌測(cè)量要求。面對(duì)航天器急需的計(jì)量技術(shù),航天計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試研究如何快速融入型號(hào),第一時(shí)間了解型號(hào)需求;加強(qiáng)預(yù)先研究投入,研究與型號(hào)相適應(yīng)的新測(cè)量方法;拓展技術(shù)能力,實(shí)現(xiàn)極值參數(shù)的測(cè)量;滿足航天型號(hào)新出現(xiàn)參數(shù)的計(jì)量要求,不斷提高航天器計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平,確保航天科技工業(yè)量值準(zhǔn)確可靠,強(qiáng)航天計(jì)量對(duì)型號(hào)工程的支撐保障能力。
(三)綜合性強(qiáng)
航天器計(jì)量測(cè)試具有復(fù)雜性、系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn),裝置、設(shè)備大多集成化、模塊化、大型化。傳統(tǒng)計(jì)量校準(zhǔn)方式已經(jīng)不能完全適應(yīng)需求,航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量要由傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量向現(xiàn)場(chǎng)、在線測(cè)量轉(zhuǎn)變;由靜態(tài)校準(zhǔn)向動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)校準(zhǔn)轉(zhuǎn)變;由單一參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)綜合測(cè)量轉(zhuǎn)變;由獨(dú)立的儀器、設(shè)備計(jì)量校準(zhǔn)向系統(tǒng)綜合計(jì)量校準(zhǔn)轉(zhuǎn)變;由真實(shí)物理量校準(zhǔn)向模型化仿真的虛擬量校準(zhǔn),及其邏輯標(biāo)準(zhǔn)溯源性轉(zhuǎn)變。大力發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)、在線、動(dòng)態(tài)、綜合、半實(shí)物仿真計(jì)量測(cè)試技術(shù),促進(jìn)計(jì)量工作走出實(shí)驗(yàn)室、貼近實(shí)際工況、走向研制生產(chǎn)和試驗(yàn)等航天器研制產(chǎn)業(yè)一線。此外,隨著航天任務(wù)的快速增長(zhǎng)和相應(yīng)技術(shù)難度、技術(shù)跨度要求的不斷增大,其對(duì)型號(hào)部組件、單機(jī)、整星產(chǎn)品、數(shù)字仿真平臺(tái)的質(zhì)量與可靠性要求越來(lái)越高,計(jì)量作為支撐現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展和型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要技術(shù)基礎(chǔ),相應(yīng)技術(shù)能力提升迫在眉睫。
(四)測(cè)試設(shè)備專
航天型號(hào)工程研究、試驗(yàn)中,采用了大量的專用測(cè)試設(shè)備和高性能傳感器,其量值的準(zhǔn)確可靠是型號(hào)工程質(zhì)量的重要保證。美國(guó)航天飛機(jī)上使用的傳感器約100多種4000多個(gè),其中溫度傳感器1300多個(gè),壓力傳感器1200多個(gè),其余為轉(zhuǎn)速、流量、紅外等傳感器;美國(guó)土星SA525運(yùn)載火箭部分所用傳感器數(shù)量達(dá)到2077只;阿波羅10號(hào)各艙用傳感器數(shù)量達(dá)到1218只。因此,航天計(jì)量發(fā)展要著力圍繞重大型號(hào)工程,突破關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)展專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)研究,研制熱電、應(yīng)變、光纖等高性能傳感器校準(zhǔn)裝置,編制專用測(cè)試設(shè)備、傳感器校準(zhǔn)規(guī)范。

中心承擔(dān)雙曲線一號(hào)遙一歐尚號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射角瞄準(zhǔn)任務(wù)
三、航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量工作成效
2017年,原質(zhì)檢總局批準(zhǔn)依托北京東方計(jì)量測(cè)試研究所成立國(guó)家航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試中心。中心成立三年多來(lái),以國(guó)家航天器產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)需求為牽引,積極發(fā)揮計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試技術(shù)優(yōu)勢(shì),將計(jì)量技術(shù)融入航天器設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)和應(yīng)用全過(guò)程,為航天器產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供計(jì)量測(cè)試技術(shù)和計(jì)量科技創(chuàng)新服務(wù);以航天器研制量值傳遞體系建設(shè)、航天計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)研究、航天專用計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備研制為主要任務(wù),整合航天器產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)計(jì)量資源,構(gòu)建國(guó)家航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試服務(wù)體系;通過(guò)計(jì)量科技創(chuàng)新服務(wù),為解決產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)難題提供支持,提高航天產(chǎn)業(yè)計(jì)量核心競(jìng)爭(zhēng)力,助力我國(guó)由航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。
(一)廣泛開(kāi)展產(chǎn)業(yè)計(jì)量服務(wù)
中心堅(jiān)持秉承全溯源鏈、全壽命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈、前瞻性的要求,積極融入產(chǎn)業(yè),履行中心職責(zé),發(fā)揮中心作用,引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展,創(chuàng)新計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)理念與模式,解決產(chǎn)業(yè)內(nèi)多個(gè)計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試難題,支撐國(guó)家航天器產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展,促進(jìn)國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新,推動(dòng)國(guó)家計(jì)量體系完善。截至2020年9月,中心為航天器產(chǎn)業(yè)相關(guān)單位計(jì)量?jī)x器設(shè)備共計(jì)約4萬(wàn)臺(tái)套,完成航天器專用測(cè)試設(shè)備檢測(cè)850臺(tái)套,完成衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)計(jì)量保障任務(wù)6次,完成型號(hào)測(cè)試設(shè)備產(chǎn)品單機(jī)56臺(tái),板卡及模塊205塊的設(shè)計(jì)與交付工作。全年并行開(kāi)展產(chǎn)品研制、生產(chǎn)各類(lèi)任務(wù)共計(jì)42項(xiàng),形成高精度恒流源板卡、大電壓采集板卡、供配電測(cè)試產(chǎn)品、開(kāi)關(guān)矩陣測(cè)試產(chǎn)品、多通道電參數(shù)測(cè)試產(chǎn)品等多個(gè)成熟產(chǎn)品。在開(kāi)展測(cè)試設(shè)備單機(jī)研制業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提升測(cè)試產(chǎn)品研制能力,由單機(jī)研制能力向系統(tǒng)服務(wù)能力方向轉(zhuǎn)變,由點(diǎn)及面,將航天器測(cè)試產(chǎn)品線提升為針對(duì)整星測(cè)試、試驗(yàn)領(lǐng)域的整包測(cè)試服務(wù)能力,提供系統(tǒng)解決方案,實(shí)現(xiàn)測(cè)試整包服務(wù)。
(二)大力提升技術(shù)創(chuàng)新水平
中心技術(shù)創(chuàng)新成果顯著,編制科研項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化方案,發(fā)布成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)自研項(xiàng)目指南,引入第三方科技成果轉(zhuǎn)化評(píng)價(jià)機(jī)制;完成脈沖太陽(yáng)電池模擬器、超聲探傷儀校準(zhǔn)裝置、空氣凈化系列產(chǎn)品等23款產(chǎn)品研發(fā)定型;完成搭載實(shí)踐二十號(hào)開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池空間標(biāo)定試驗(yàn)。其中,寬量程高準(zhǔn)確度交流電流校準(zhǔn)裝置項(xiàng)目獲國(guó)防科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和航天科技集團(tuán)有限公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。中心計(jì)量科技創(chuàng)新項(xiàng)目緊密跟蹤產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大技術(shù)需求,積極將計(jì)量測(cè)試融入產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域、關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵產(chǎn)品和關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量方面,立足于在航天器研制全過(guò)程中發(fā)揮積極支撐作用。
四、發(fā)展展望
國(guó)家航天器產(chǎn)業(yè)計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試中心建設(shè)以國(guó)家航天器產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向,積極發(fā)揮計(jì)量測(cè)試技術(shù)優(yōu)勢(shì),以產(chǎn)業(yè)量值傳遞服務(wù)、計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究、專用計(jì)量測(cè)試設(shè)備以及其大型設(shè)備研制為主要突破口,助力航天器產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著國(guó)家航天科技產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,國(guó)家對(duì)航天器型號(hào)產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高,計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展模式也向以產(chǎn)業(yè)需求為主導(dǎo)轉(zhuǎn)型。中心將繼續(xù)按照建中心、搭平臺(tái)、建聯(lián)盟的戰(zhàn)略步伐,集合產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的資源和力量,本著來(lái)自于產(chǎn)業(yè)、服務(wù)于產(chǎn)業(yè),合作共贏的宗旨,建立起國(guó)家航天器產(chǎn)業(yè)的計(jì)量校準(zhǔn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系、示范效應(yīng)、合作機(jī)制等,為國(guó)家航天器產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。