◎航天材料及工藝研究所 吳陽 張華婷 趙建設(shè) 郝衛(wèi) 姚捷

當前，航天材料及工藝研究所具有科研生產(chǎn)一體化的單位性質(zhì)，既承擔航天材料及工藝專業(yè)技術(shù)研究，又是重要的型號產(chǎn)品配套單位，產(chǎn)品涉及金屬、橡膠、塑料、膠粘劑、涂層等多個領(lǐng)域，對型號研制生產(chǎn)起著重要的技術(shù)支撐和配套保障作用。

按照中國運載火箭技術(shù)研究院產(chǎn)品體系建設(shè)工作的總體思路，研究所積極思考自身在研究院整體產(chǎn)品體系框架下的合理占位，客觀分析自身產(chǎn)品特點，從專業(yè)優(yōu)勢和實際任務(wù)出發(fā)，挖掘自身在推進產(chǎn)品體系建設(shè)工作中的切入點和著力點，確定了通用密封件和通用材料兩個產(chǎn)品體系的建設(shè)重點。

一、對象選取

O 形橡膠密封圈作為各型號應(yīng)用最廣泛的密封產(chǎn)品，以往通常以型號使用要求為牽引進行定制研發(fā)，這種模式因各型號產(chǎn)品工況、結(jié)構(gòu)的差異性，形成了密封圈產(chǎn)品種類繁多、規(guī)格各異的現(xiàn)狀，導致產(chǎn)品通用性差，設(shè)計選用難，研制成本高，生產(chǎn)效率低，與型號快速研制、批生產(chǎn)的形勢不相適宜。

涂層產(chǎn)品應(yīng)用于可靠性要求較高的航天產(chǎn)品及零部件，尤其在防熱、環(huán)境防護、雷達吸波等方面起到了關(guān)鍵作用。

結(jié)構(gòu)復合材料使用的預(yù)浸料是制備高性能復合材料的重要中間體，可結(jié)合用戶要求的結(jié)構(gòu)形式進行鋪層或纏繞成型組裝，這種模塊化設(shè)計的特點可在簡單化組裝的同時能產(chǎn)生更高的產(chǎn)品可變性和裝配靈活性，從而節(jié)省了開發(fā)時間，既可滿足不同的客戶偏好，還可降低成本。

上述3 類產(chǎn)品在型號中廣泛應(yīng)用，具有較高的通用性，有必要開展產(chǎn)品體系建設(shè)規(guī)劃及產(chǎn)品型譜規(guī)劃，構(gòu)建通用產(chǎn)品貨架，形成供型號選用的系列化貨架產(chǎn)品，從而縮短研制周期，提高效率。

二、產(chǎn)品貨架構(gòu)建的依據(jù)及原則

產(chǎn)品貨架建設(shè)的主要目的是便于型號選用，既要考慮當前現(xiàn)狀，又要兼顧未來發(fā)展。因此，產(chǎn)品貨架的構(gòu)建應(yīng)主要從以下三個方面著手確定結(jié)構(gòu)。

1．產(chǎn)品現(xiàn)狀梳理

目前，O 形橡膠密封圈共有上千種圖號，涉及橡膠密封材料13 種，包括氟橡膠、羧基亞硝基氟橡膠、氟醚橡膠等共計86個牌號。研究所以內(nèi)徑和截面直徑2 個參數(shù)對各種密封圈進行了梳理分析，其中在截面直徑的規(guī)格中，1.3mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm、2.65mm、3.0mm、3.55mm、5.0mm、5.3mm 等為最常用的尺寸規(guī)格。

防隔熱涂層按防護要求可分為燒蝕防熱、輕質(zhì)隔熱；環(huán)境防護涂層主要為三防漆、四防漆，按樹脂基體類型分為單組分、雙組分和三組分。

預(yù)浸料方面，以樹脂體系為主線建立了預(yù)浸料產(chǎn)品體系，包含低溫環(huán)氧606、中溫環(huán)氧602、中溫介電環(huán)氧608、中溫阻燃環(huán)氧610 等。

2．型號選用需求

材料特性和規(guī)格尺寸是O 形橡膠密封圈的主要特征，分別對應(yīng)了密封的應(yīng)用環(huán)境和密封槽的尺寸規(guī)格。密封應(yīng)用環(huán)境的主要參數(shù)一般包括使用溫度范圍、橡膠材料壓縮回彈性、工作壓力、動靜密封、耐介質(zhì)要求及貯存期等，這些參數(shù)只取決于膠料本體的性能。因此，在膠料本體的特性描述中應(yīng)包括相應(yīng)的性能和試驗數(shù)據(jù)，以形成膠料的密封環(huán)境包絡(luò)。O 形橡膠密封圈尺寸的基本特征參數(shù)包括截面直徑和內(nèi)徑，基于對產(chǎn)品現(xiàn)狀的梳理結(jié)果，參考航天標準《O 形橡膠密封圈的設(shè)計要求》，對O 形橡膠密封圈的規(guī)格進行分類，壓縮規(guī)格種類，提高通用性。在此基礎(chǔ)上，重新修訂O 形橡膠密封圈的命名規(guī)則，體現(xiàn)膠料、規(guī)格、特殊要求等，便于型號選用。

功能涂料在特定條件下顯示熱、光、電、磁、機械、屏蔽等方面一種以上的特殊功能，以此來滿足特殊使用要求。功能涂料主要是以樹脂為成膜物，加入具有燒蝕、隔熱、阻燃、增強、防靜電、耐候、耐高溫、電磁屏蔽等功能的填料和適量稀釋劑研磨分散而成。其中，防熱涂料根據(jù)適用溫度的不同能夠進行跨度設(shè)置（400～1200℃），同時結(jié)合熱擴散率、樹脂類型等性能進行優(yōu)化合并；環(huán)境防護涂料能夠依托涂料及樹脂體系的發(fā)展進行跨度設(shè)置，可根據(jù)“三防”性能、防靜電性能、電磁屏蔽性能和顏色的不同實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。

結(jié)構(gòu)復合材料使用的預(yù)浸料可依據(jù)不同的樹脂與纖維體系及其對應(yīng)的使用溫區(qū)、性能參數(shù)進行模塊劃分，如環(huán)氧樹脂體系預(yù)浸料、雙馬樹脂體系預(yù)浸料、氰酸脂樹脂體系預(yù)浸料等，在體系內(nèi)以產(chǎn)品特征參數(shù)和功能為區(qū)分點細化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，如中溫韌性環(huán)氧、中溫介電環(huán)氧、中溫阻燃環(huán)氧等。

3．產(chǎn)品發(fā)展需求

O 形橡膠密封圈的發(fā)展主要圍繞型號需求，兼顧專業(yè)發(fā)展。由于O 形橡膠密封圈的結(jié)構(gòu)簡單，其發(fā)展主要依靠橡膠材料的發(fā)展。一方面通過研制新型橡膠密封材料和密封產(chǎn)品來滿足型號特殊需求，另一方面對現(xiàn)有的航天橡膠密封產(chǎn)品進行產(chǎn)品化和通用化研究工作。

針對進口橡膠開展國產(chǎn)化工作，實現(xiàn)老舊膠料的升級換代，建立和完善產(chǎn)品標準體系，形成集原材料技術(shù)條件、O 形橡膠密封圈設(shè)計、驗收標準、工藝規(guī)范為主的內(nèi)部標準以及集應(yīng)用環(huán)境設(shè)計選用說明書、材料特性說明書、O 形橡膠密封圈裝配使用說明書、包裝、保管、使用說明書為主的外部標準。

防隔熱涂層的發(fā)展方向，一是向高可靠性發(fā)展，在保證抗沖刷耐燒蝕性能的基礎(chǔ)上，進一步提高至1200℃及更高溫度短時燃氣沖刷環(huán)境下防熱涂層的強度、韌性、粘接性能、燒蝕透氣性，使涂層具有更低的燒蝕率、燒蝕維形及復用性能。二是向長時高效防熱發(fā)展，進一步降低涂層的熱擴散率、熱導率、密度，提高涂層在長時飛行環(huán)境下的防熱效果，兼顧輕質(zhì)要求。

現(xiàn)有環(huán)氧樹脂預(yù)浸料體系結(jié)構(gòu)有待進一步優(yōu)化完善和補充，低溫環(huán)氧需建立適合“低溫預(yù)固化高溫后處理”工藝的新型低成本樹脂體系及其預(yù)浸料，中溫環(huán)氧樹脂需研究基體增韌技術(shù)，高溫環(huán)氧樹脂急需突破高韌性基體制備技術(shù)，解決與高強中模型碳纖維的匹配技術(shù)，建立耐高溫高韌性的基本型。

三、形成貨架產(chǎn)品

從研究所自身產(chǎn)品特點出發(fā)，按照產(chǎn)品篩選→產(chǎn)品提升→產(chǎn)品固化的流程完成進入貨架工作。

1．貨架產(chǎn)品選取原則

按照研究院產(chǎn)品體系建設(shè)工作總體要求，成熟度在3 級以上（含3 級）的通用產(chǎn)品進入產(chǎn)品貨架。在這一基本原則下，研究所結(jié)合產(chǎn)品特點確定了貨架產(chǎn)品選取的原則：產(chǎn)品具有通用價值；產(chǎn)品研制較為充分，質(zhì)量穩(wěn)定成熟度在3 級以上（含3 級）；為當前推薦選用產(chǎn)品；產(chǎn)品系列設(shè)置清晰合理，適用范圍體現(xiàn)系列化特點；產(chǎn)品種類盡量壓縮，避免“統(tǒng)計”產(chǎn)品過多重疊與交叉。

2．再設(shè)計、再分析、再驗證

對擬進入貨架的產(chǎn)品重新梳理研制歷程，對前期研制的技術(shù)輸入上升為通用產(chǎn)品的技術(shù)需求，同時對產(chǎn)品現(xiàn)有的性能數(shù)據(jù)、試驗結(jié)果等進行再分析、再認識，重點對技術(shù)指標的實現(xiàn)情況、性能的穩(wěn)定性以及測試的覆蓋性等進行確認。對需要補充實驗、測試項目的產(chǎn)品，組織開展補充研究工作，在此基礎(chǔ)上對照《中國運載火箭技術(shù)研究院單機產(chǎn)品成熟度定級規(guī)定》，組織產(chǎn)品隊伍進行成熟度定級評審，成熟度達到3 級以上（含3 級）的產(chǎn)品進入貨架產(chǎn)品。

3．貨架產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)固化

作為通用貨架產(chǎn)品，產(chǎn)品的技術(shù)標準體系至關(guān)重要，既是表征產(chǎn)品特性、規(guī)范產(chǎn)品生產(chǎn)、控制產(chǎn)品質(zhì)量的主要依據(jù)，也是型號選用的重要參考資料，是產(chǎn)品核心軟實力的體現(xiàn)。研究所圍繞產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、試驗、使用等全壽命周期，確定了各類產(chǎn)品的技術(shù)標準體系框架，固化產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)，作為現(xiàn)有產(chǎn)品進入貨架和后續(xù)新產(chǎn)品開發(fā)的必要條件。研究所產(chǎn)品技術(shù)標準體系如圖1所示。

四、推廣應(yīng)用

圖1 產(chǎn)品技術(shù)標準體系

圖2 通用產(chǎn)品貨架建設(shè)工作流程

產(chǎn)品貨架建設(shè)工作是對研制單位前期研究成果的系統(tǒng)梳理和凝煉提升，是一個重要的知識積累過程，是后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)、研制的重要基礎(chǔ)，其工作成果不僅體現(xiàn)在對研制單位的認知提高，更體現(xiàn)在對產(chǎn)品市場和客戶的認知提高。研究所通用產(chǎn)品貨架建設(shè)工作流程如圖2 所示。

航天材料及工藝研究所從產(chǎn)品化的角度啟動了典型產(chǎn)品的貨架構(gòu)建工作，探索貨架產(chǎn)品管理模式，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升制造能力，滿足型號任務(wù)需求，并最終適應(yīng)市場化運行機制，目前產(chǎn)品化探索實踐工作已取得了初步成果?！?/p>