董文靜, 趙宏安, 耿國(guó)華, 李滿(mǎn)榮

(西北大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 陜西 西安 710127)

1 引 言

隨著國(guó)防科技技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代火箭武器的產(chǎn)品用戶(hù)需求也更加多元化,如何準(zhǔn)確有效地明確用戶(hù)需求,設(shè)計(jì)出符合客戶(hù)要求的產(chǎn)品對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)尤為重要。概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要階段,通常占用整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的75%以上[1-3]。它直接決定最終產(chǎn)品的能量、安全、經(jīng)濟(jì)等性能的優(yōu)劣程度,因此設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足顧客需求的概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品是雙基系固體推進(jìn)劑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)火炸藥配方設(shè)計(jì)大多是通過(guò)尋找滿(mǎn)足配方某種需求(或設(shè)計(jì)指標(biāo))的功能組分,再對(duì)擔(dān)任不同化學(xué)機(jī)理的相關(guān)成分進(jìn)行組合搭配,最終得到配方方案。如Long Y[4]等為了研究低感度炸藥,將石墨與高能炸藥組合,在獲得較大沖擊能量的同時(shí),又因?yàn)槭苁拐ㄋ幠芰棵芏葴p小,熱點(diǎn)形成的概率及靈敏度都降低,設(shè)計(jì)出了一種具有較大動(dòng)態(tài)沖擊性能的奧克托今-石墨混合炸藥。William A.MacCrehan等[5]在設(shè)計(jì)無(wú)煙火藥時(shí),了解無(wú)煙火藥的影響因素除了主要推進(jìn)劑材料硝化纖維外還需要對(duì)它的添加劑硝化甘油(NG)、穩(wěn)定劑二苯胺(DPA)、硝化產(chǎn)物N-nitrosodiphenylamine(NnDPA)以及乙基中定劑(N,N′-diethyl-N,N′-diphenylurea,EC)進(jìn)行準(zhǔn)確分析設(shè)計(jì)。陸明[6]在進(jìn)行高威力乳化炸藥的設(shè)計(jì)時(shí),由于氧化劑對(duì)乳化炸藥的爆炸性能起著關(guān)鍵作用,因此轉(zhuǎn)而研究氧化劑(硝酸銨、硝酸鈉)等物質(zhì)的特性。這些文獻(xiàn)都體現(xiàn)了火炸藥產(chǎn)品也是以簡(jiǎn)單的功能(如: 低感度炸藥中的降敏功能)-載體(如: 低感度炸藥中的石墨成分)的概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型的思想。目前,把雙基系固體推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)的思想單獨(dú)提出并加以研究的報(bào)道鮮見(jiàn),僅查閱到Шварц А Γ[7]在1987年莫斯科國(guó)際橡膠會(huì)議上報(bào)告了對(duì)橡膠結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行現(xiàn)代概念設(shè)計(jì)的思想; 隨后傅圣勇[8]初步提出對(duì)水泥建立廣義的配方概念,希望全面揭示能量、質(zhì)量、成本的關(guān)系、提高水泥原料資源的配置效率。但傳統(tǒng)的雙基系固體推進(jìn)劑配方設(shè)計(jì)方法中涉及的組分、性能以及功能結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系復(fù)雜,概念知識(shí)模糊、抽象,優(yōu)化設(shè)計(jì)中常會(huì)出現(xiàn)因變量成分的改變、增加而無(wú)法求解出滿(mǎn)足性能要求的成分含量最終解,出現(xiàn)返工,極大浪費(fèi)成本。

質(zhì)量功能展開(kāi)(Quality Function Deployment,QFD)是一種由顧客需求驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法[9],在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中,圍繞用戶(hù)需求,令用戶(hù)得到最大滿(mǎn)意度。公理化設(shè)計(jì)(Axiomatic Design,AD)是由美國(guó)Nam P.Suh教授于1990年提出的指導(dǎo)設(shè)計(jì)過(guò)程的基本公理[10],其針對(duì)用戶(hù)需求能進(jìn)行功能-載體的層次映射推理,該過(guò)程十分符合現(xiàn)代化學(xué)類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。本研究結(jié)合QFD和AD的各自?xún)?yōu)勢(shì),根據(jù)雙基系固體推進(jìn)劑配方的設(shè)計(jì)特點(diǎn),提出一種基于QFD和公理化設(shè)計(jì)的雙基系固體推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)模型。本研究提出的配方概念設(shè)計(jì)理論思想,可對(duì)配方進(jìn)行前期的方案規(guī)劃,保證了所有產(chǎn)品方案都會(huì)有解,該設(shè)想為雙基系推進(jìn)劑的配方設(shè)計(jì)提供新的思路。

2 雙基系固體推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1 傳統(tǒng)公理化設(shè)計(jì)的分析

利用傳統(tǒng)公理化設(shè)計(jì)中功能域到載體域的"Z"型映射分解對(duì)雙基系固體推進(jìn)劑配方進(jìn)行設(shè)計(jì),其過(guò)程為: 把收集到的顧客需求用質(zhì)量屋技術(shù)轉(zhuǎn)化為技術(shù)需求,再將技術(shù)需求作為功能域直接映射到載體域,按照自頂向下的循環(huán)往復(fù)的過(guò)程,直至找到最終解(配方成分)。但這種功能到載體(配方成分)的直接映射只能證明“載體(配方成分)實(shí)現(xiàn)了某種功能”,并不能說(shuō)明“為什么載體(配方成分)可以實(shí)現(xiàn)此功能”。所以在功能域和載體域之間引入原理域(principle domain)、措施域(measure domain),把兩個(gè)域作為功能域與載體域之間的轉(zhuǎn)換橋梁,在符合人類(lèi)思維過(guò)程的情況下,既實(shí)現(xiàn)對(duì)載體的求解,又增加產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)空間。本文即在QFD的基礎(chǔ)上,提出“功能域-原理域-措施域-載體域”的概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型。

2.2 雙基系固體推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型的建立

本文基于QFD和AD建立了概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型,將產(chǎn)品在"功能域→原理域→措施域→載體域"模式下進(jìn)行“Z”字形循環(huán)往復(fù)映射分解,直到映射結(jié)束,得到產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的方案解。該映射過(guò)程體現(xiàn)了公理化設(shè)計(jì)中的域(domains)、層級(jí)(hierarchies)、Z形映射(zigzagging)三大概念[10],采用自頂向下的方式依次向下分解。同時(shí)映射過(guò)程可分為橫向映射和縱向映射,橫向映射是指以功能域?yàn)槠瘘c(diǎn),依次向原理域、措施域和載體域映射的過(guò)程,這是域間的映射; 而縱向映射是指域內(nèi)的映射,每一個(gè)域中的元素都可不斷地劃分相應(yīng)的子元素,直到可以被右邊相鄰域中元素實(shí)現(xiàn)為止,如功能域中的功能可劃分為子功能,子功能再根據(jù)是否能被子原理實(shí)現(xiàn)決定是否繼續(xù)劃分。該設(shè)計(jì)模型以層次設(shè)計(jì)的方法應(yīng)用于雙基系固體推進(jìn)劑配方設(shè)計(jì)中, (1)方案管理便捷化,便于更加靈活、方便的對(duì)每個(gè)層中的元素進(jìn)行修改、刪除; (2)方案準(zhǔn)確化,對(duì)所需配方都能找到滿(mǎn)足性能需求的最終解; (3)方案呈多元化,可根據(jù)不同的用戶(hù)需求選取配方; (4)方案呈創(chuàng)新性,原理域、措施域的加入使產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)的過(guò)程增加更多的創(chuàng)新性?；赒FD和AD的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型如圖1所示。

圖1 基于QFD和AD的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型

Fig.1 The system model of product conceptual design based on QFD and AD

2.3 改性雙基推進(jìn)劑域間映射關(guān)系結(jié)構(gòu)模型圖建立

以改性雙基推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)為例,對(duì)功能域、原理域、措施域、載體域之間進(jìn)行映射推理,得到改性雙基推進(jìn)劑域間映射結(jié)構(gòu)模型圖如圖2所示。

圖2 改性雙基推進(jìn)劑域間映射結(jié)構(gòu)模型圖

Fig.2 Model of modified double-base propellant structure mapping between domains

3 雙基系固體推進(jìn)劑概念配方的評(píng)價(jià)方法及組分含量修正方法

完成對(duì)雙基系固體推進(jìn)劑配方的方案設(shè)計(jì)(即獲得了概念配方)后,概念配方是將用戶(hù)需求運(yùn)用QFD和 AD的概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型,按照"功能域→原理域→措施域→載體域"的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行“Z”形循環(huán)往復(fù)映射分解,最后得到滿(mǎn)足用戶(hù)性能需求的配方功能成分,形成的配方設(shè)計(jì)方案。為了選擇最優(yōu)的配方方案,需要對(duì)此概念配方的性能進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。以配方的性能、代價(jià)以及可持續(xù)發(fā)展為主要考慮因素[11-13],通過(guò)采用配方成分(組分)選取的推薦度對(duì)方案的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià),使推薦度成為衡量配方優(yōu)劣程度的指標(biāo),為后續(xù)配方的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo); 采用含量修正方法對(duì)配方組分進(jìn)行約束,保證以最有效的含量滿(mǎn)足顧客需求功能。

3.1 配方組分選取推薦度評(píng)價(jià)方法

本文中雙基系固體推進(jìn)劑配方組分的推薦度用該配方在組分中功能的(強(qiáng)弱程度)、成本代價(jià)(大小)、可持續(xù)發(fā)展(程度)性能的加權(quán)平均值來(lái)表示。

功能強(qiáng)弱程度: 功能強(qiáng)弱程度是衡量配方推薦度的重要標(biāo)準(zhǔn),是衡量組分在配方中擔(dān)任的各項(xiàng)功能強(qiáng)弱大小的能力。如雙基系固體推進(jìn)劑配方中擔(dān)任能量性能成分的功能強(qiáng)弱程度; 擔(dān)任增塑性能成分的功能強(qiáng)弱程度。根據(jù)配方中組分擔(dān)任功能能力的強(qiáng)弱程度,建立功能值定義表如表1所示。

表1 功能值定義

Table 1 The definition of functional numerical value

runctionalperformancedescriptionvalueintheformulaasthisfunctionindependently，andtheindispensable1．0asthefeatureofstrongcapacityintheformula0．5-0．9asthefeatureofweakcapacityintheformulation0．1-0．4withoutthecapacityofrealizingthefunction0

成本代價(jià)大小: 代價(jià)性是指獲取該組分所耗費(fèi)物質(zhì)、精力。如通常為了提高配方的能量,往往加入燃燒時(shí)單位質(zhì)量放熱量大的金屬粉末。鋁、鈹為兩種可添加的金屬燃料,以添加鈹?shù)睦碚摫葲_最高,其次為鋁,但因?yàn)殁數(shù)馁Y源缺乏、價(jià)格昂貴、使用代價(jià)高,所以未得到實(shí)際應(yīng)用; 鋁的來(lái)源最廣,價(jià)格便宜,所以在推進(jìn)劑等火炸藥產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。代價(jià)值定義表如表2所示。

表2 代價(jià)值定義

Table 2 The definition of cost numerical value

costperformancedescriptionvaluesourceiswide，andthepriceischeap1．0obtainingisrelativelydifficult，thepriceismoreexpensive0．5-0．9obtainingisverydifficultandveryexpensive0．1-0．4don′tget0

可持續(xù)發(fā)展程度: 可持續(xù)發(fā)展性是指該組分對(duì)于生物即環(huán)境的危害程度。如用氫化鋁和氫化鈹?shù)冉饘贇浠飦?lái)提高火炸藥能量,雖然都能獲得高的理論比沖,但由于鈹化物為劇毒物,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,所以未得到實(shí)際應(yīng)用?？沙掷m(xù)發(fā)展值定義表如表3所示。

表3 可持續(xù)發(fā)展值定義

Table 3 The definition of sustainable numerical value

sustainableperformancedescriptionvaluedon′tcausepollutiontoecologicalenvironment，notobviouslyimpairpeople′shealth，canrecycleandreuse1．0lessdamagetotheecologicalenvironmentandhumanhealth，mostcanberecycled0．5-0．9harmisbiggerfortheecologicalenvironmentandhumanhealth，asmallnumberofrecyclable0．1-0．4seriousdamagetotheecologicalenvironmentandhumanhealth，cannotberecycled0

配方組分的推薦度加權(quán)平均值定義如下:

R(i)=Rf(i)×wf+Rc(i)×wc+Rs(i)×ws

(1)

式中,R(i)為配方組分i的加權(quán)總推薦度,Rf(i)、Rc(i)和Rs(i)分別為組分i的功能性數(shù)值、代價(jià)性數(shù)值和可持續(xù)發(fā)展性數(shù)值;wf、wc和ws為相應(yīng)的權(quán)重值,且wf+wc+ws=1,經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,本文中的wf、wc、ws定為0.7、0.2、0.1; 權(quán)重值的大小由層次分析法[14](analysis hierarchy process,AHP)或德?tīng)柗品╗15]確定。

根據(jù)以上分析,可定義配方的推薦度計(jì)算公式如(2)式:

(2)

式中,H為配方的總推薦度;Nr為配方中組分的個(gè)數(shù),wf、wc和ws分別指功能性、代價(jià)性、可持續(xù)發(fā)展性分別在組分中的比重。

表4給出常用配方中常見(jiàn)高能單質(zhì)炸藥各性能推薦值如下。

表4 常見(jiàn)高能單質(zhì)炸藥各性能推薦值

Table 4 Recommended values of performances for common high-energy single compound explosives

acronymfunctionalnumericalvaluecostnumericalvaluesustainablenumericalvalueRDX0．70．90．7HMX0．90．50．5PETN0．80．30．2Tetryl0．60．40．4TNT0．40．90．6

3.2 組分含量的修正

配方中每個(gè)子功能需求在用戶(hù)方面的重要程度是各異的,而組分的含量對(duì)各子功能的影響十分重要,因此合理的利用、分配組分含量對(duì)最大限度滿(mǎn)足用戶(hù)需求來(lái)說(shuō)是相當(dāng)必要的。

設(shè)有m個(gè)組分的配方(1個(gè)或多個(gè)組分對(duì)應(yīng)同一種功能),不出現(xiàn)一種組分對(duì)應(yīng)不同的功能結(jié)構(gòu),組分之間滿(mǎn)足獨(dú)立性和完整性。

(1) 選取每種功能下,措施域映射的所有載體使用頻率最高的20%。

(2) 對(duì)這些載體含量按照所對(duì)應(yīng)功能的權(quán)重大小計(jì)算組分推薦的含量(這里的含量指的是整個(gè)配方總含量為100情況下,每種組分的推薦含量)。

計(jì)算方法如下:

C=100/(F1×β1+F2×β2+…+Fm×βm)

(3)

M(i)=C(Fi×βi)

(4)

式中,C表示含量指數(shù);F1,F2,…,Fm表示分別表示第1到m組分的初始推薦最小值,β1,β2,…,βm表示第1到m組方在配方中的權(quán)值大小,M(i)表示第i個(gè)組分在原始配方總含量為100情況下的推薦含量。β1+β2+βm=1,權(quán)重值的大小由經(jīng)驗(yàn)分析法[14]給出。

(3) 對(duì)新的組分含量進(jìn)行修正。

如果M(i)≥Fi,則組分i的含量為Fi; 如果M(i)

4 雙基系固體推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)以改性雙基推進(jìn)劑為例,對(duì)概念設(shè)計(jì)方案生成模型進(jìn)行說(shuō)明并給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.1 改性雙基推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)及分析

采用上述概念設(shè)計(jì)模型、方案結(jié)果評(píng)價(jià)方法以及含量修正方法等設(shè)計(jì)了一套適用于改性雙基推進(jìn)劑計(jì)算機(jī)輔助配方概念設(shè)計(jì)的原型系統(tǒng),該系統(tǒng)具備根據(jù)用戶(hù)性能需求設(shè)計(jì)滿(mǎn)足其的概念配方、根據(jù)類(lèi)型查詢(xún)相關(guān)配方、配方的具體查看以及用戶(hù)管理等功能,其系統(tǒng)框架見(jiàn)圖3,其配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要操作流程和關(guān)鍵操作界面見(jiàn)圖4和圖5。

圖3 改性雙基推進(jìn)劑概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架圖

Fig.3 The framework map of modified double-base propellant concept design system

圖4 配方概念設(shè)計(jì)主要操作流程

Fig.4 The main operation processes of designing conceptual formulation

圖5 配方概念設(shè)計(jì)關(guān)鍵操作界面

Fig.5 The key operation interface of conceptual design for formulation

為了更方便地展示該系統(tǒng)的工作原理和過(guò)程,現(xiàn)假設(shè)需要設(shè)計(jì)一個(gè)改性雙基固體推進(jìn)劑,要求: 能量性能比沖為2400～2450 N·s·kg-1; 低特征信號(hào)為無(wú)煙或微煙,力學(xué)性能要具有良好的低溫性能,燃速可控。將用戶(hù)以上需求指標(biāo)輸入到配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,系統(tǒng)依據(jù)用戶(hù)需求,根據(jù)功能-原理-措施-載體的概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型進(jìn)行映射推理,完成配方成分的選擇及各成分的含量確定。最后利用性能預(yù)估軟件對(duì)配方方案進(jìn)行性能預(yù)估,如果性能滿(mǎn)足用戶(hù)需求,則設(shè)計(jì)結(jié)束; 若不滿(mǎn)足,則重新調(diào)整原理、措施、組分進(jìn)行再設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)結(jié)果如圖6所示,圖中顯示了配方的主要組分以及相應(yīng)的含量。

圖6 改性雙基推進(jìn)劑配方設(shè)計(jì)結(jié)果

Fig.6 The design result of formulation for modified double-base propellant

經(jīng)分析,由概念設(shè)計(jì)模型設(shè)計(jì)的新配方與已測(cè)定性能配方庫(kù)中的某配方Ⅰ[14]的能量比沖很接近。二者的成分組成、各成分含量的對(duì)比及性能對(duì)比見(jiàn)表5和表6。

由表5可知,兩個(gè)配方的主要功能成分相同,硝化纖維(N=12%)、硝化甘油、奧克托今的主要能量成分十分接近。另外由新配方的成分組成也可以看出新配方屬于改性雙基推進(jìn)劑,符合用戶(hù)需求的配方類(lèi)型(設(shè)計(jì)過(guò)程中用到圖1的概念設(shè)計(jì)模型),由表5可知,由配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)出來(lái)的新配方經(jīng)性能預(yù)估得出的比沖與配方Ⅰ中已測(cè)定比沖相差不大。

二者的差異如下: (1)新設(shè)計(jì)的配方?jīng)]有鋁粉、碳黑,由于在設(shè)計(jì)配方時(shí)依照如前所述的用戶(hù)需求為無(wú)煙推進(jìn)劑,根據(jù)產(chǎn)生煙氣的原理,在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)避免選擇鋁、鉛、高氯酸銨等物質(zhì),防止產(chǎn)生三氧化二鋁的白色固體顆粒煙霧、產(chǎn)生氯化氫白色氣體煙霧。(2)新設(shè)計(jì)的配方中加入了吉納(DINA),由于在設(shè)計(jì)配方時(shí)要求配方具有低溫力學(xué)性能,就是要有良好延伸率,因此在配方中加入相應(yīng)的增塑劑(溶劑)可使大分子的作用力降低,玻璃化溫度降低、模量降低、延伸率提高。所以在配方中加入吉納,而且吉納屬于良好的含能增塑劑,對(duì)于配方能量的提升也具有很好的作用。(3)由于要求推進(jìn)劑燃速可控,故氧化銅作為雙基推進(jìn)劑中十分有效的催化劑加入新配方中。(4)雖然新配方與配方Ⅰ在小含量成分上存在一定的差異,但不會(huì)特別影響配方的能量性能。因此可得出,概念配方設(shè)計(jì)系統(tǒng)在概念設(shè)計(jì)模型、配方成分推薦以及含量修正方法的運(yùn)用下得出的配方是合理的。

表5 新設(shè)計(jì)配方與某配方Ⅰ的成分組成及成分含量的對(duì)比

Table 5 Comparsion of the component and its content of new design formulation and formulation Ⅰ

newdesignformulationnamecontent/%formulationⅠnamecontent/%NC(N=12．0%)50．09NC(N=12．0%)51．0NG26．92NG25．3HMX13．85HMX12．8DINA6．92aluminum42，4?dinitrodiphenylamine1．38carbonblack3oxideCu0．69C2-vaseline(VSL)0．14vaseline(VSL)-

表6 新設(shè)計(jì)的配方與某配方Ⅰ的性能對(duì)比

Table 6 Comparsion of performances for new design formulation and formulation Ⅰ

formulationspecialimpulse/N·s·kg-1signaturepropellanttypenewdesignformulation1)2444．06nosmokedoubleBaseformulationⅠ2)2445．86smokedoubleBase

Note: 1) specific impulse estimated; 2) specific impulse determined.

由系統(tǒng)設(shè)計(jì)的某兩種雙基推進(jìn)劑配方A與配方B,其主要性能指標(biāo)密度都為1.6 g·cm-3,爆熱都為3640 kJ·kg-1,為了選擇最優(yōu)的配方,對(duì)兩配方的功能值、代價(jià)值、可持續(xù)發(fā)展值進(jìn)行確定,并計(jì)算配方推薦度,如表6所示,由于配方A的推薦度3.93大于配方B的推薦度3.914,因此配方A為較優(yōu)配方。

雙基系固體推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)用戶(hù)關(guān)于配方的需求進(jìn)行歸納、整理,繼而總結(jié)為一般的技術(shù)功能需求,通過(guò)結(jié)合配方設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)推理映射出相應(yīng)實(shí)現(xiàn)此功能的原理、措施,進(jìn)而得到配方的具體組分,并對(duì)其含量進(jìn)行修正,利用綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行方案優(yōu)選,最終得到符合相應(yīng)性能指標(biāo)的概念設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用本研究的配方概念設(shè)計(jì)模型和配方評(píng)價(jià)以及含量修正方法給出的概念配方能為后續(xù)配方詳細(xì)設(shè)計(jì)工作起到指導(dǎo)作用。

表6 配方A和配方B的推薦度對(duì)比

Table 6 Comparsion of recommended degree of formulation A and formulation B

basicinformationcompositioncontent/%theamountofplaninformationfunctionalnumericalvaluecostnumericalvaluesustainablenumericalvaluerecommendeddegreeformulationANC?120540．90．850．8NG270．90．80．6DNT150．70．750．2VSL20．90．20．6oxideCu20．80．90．73．93formulationBNC?120570．90．90．8NG280．90．820．6centralite110．90．60．6DNT110．70．70．2VSL10．90．10．63．914

5 結(jié) 論

(1)將質(zhì)量功能展開(kāi)與公理化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合,根據(jù)雙基系固體推進(jìn)劑配方的產(chǎn)品需求,提出一種基于QFD和公理化設(shè)計(jì)的雙基系固體推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型,并利用配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一則改性雙基推進(jìn)劑配方實(shí)例展示了該模型在推進(jìn)劑配方概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的運(yùn)用效果。結(jié)果表明該模型能夠有效地對(duì)用戶(hù)需求實(shí)施映射分解,最終獲取滿(mǎn)足用戶(hù)需求指標(biāo)的配方最終解(配方成分)。

(2)提出了雙基系固體推進(jìn)劑配方組分的評(píng)價(jià)方法和組分含量修正方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,在其支持下,可以設(shè)計(jì)出在最低成分含量下滿(mǎn)足用戶(hù)性能的配方,并根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)配方進(jìn)行優(yōu)選。兩種方法的應(yīng)用既避免了實(shí)際配方時(shí)的浪費(fèi),又對(duì)設(shè)計(jì)者的決策選擇起到了指導(dǎo)作用。

(3)相較于傳統(tǒng)的配方設(shè)計(jì)方法,前期概念設(shè)計(jì)的引入,能夠通過(guò)由功能需求到載體成分的映射過(guò)程保證配方一定有方案解,避免了生產(chǎn)中的重復(fù)返工; 而且通過(guò)用戶(hù)需求的科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)能大量地減少詳細(xì)設(shè)計(jì)的工作量,縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,為雙基系固體推進(jìn)劑配方設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了一種新的切實(shí)可行的方法。

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