液体火箭发动机总装气密多余物控制

摘  要：在我国航天事业发展的初期阶段，常常因多余物的存在而引发航天事 故。正因如此，长期以来，航天领域始终将多余物控制作为产品质量控制的重 点，并且合理控制多余物能够显著提升运载火箭产品质量。本文简要分析了气 密试验的特征以及多余物控制中存在的问题，围绕实行新一代液体运载火箭发 动机总装气密试验全过程控制、灵活运用多余物检测方法、提高多余物控制管 理力度这三个层面，深入探讨了新一代液体运载火箭发动机总装气密试验中多 余物的具体控制方法，旨在全面提升航天产品质量。

关键词：火箭发动机；总装气密试验；多余物控制

引  言

液体运载火箭发动机总装气密试验是检测总装阶段导管和阀门等产品气密 性、功能性以及装配质量的重要手段，同时也是检验阀门与导管质量的唯一途径， 具有重大意义。随着航天领域对多余物重要性的逐步认识，为有效控制多余物， 制定了一系列预防规范与措施。应严格按照 QJ2850A - 2011《航天产品多余物 预防与控制》的要求， 理清多余物控制的过程、方法与分类标准， 加强对气密试 验过程中多余物检查与排除方法的深入分析，以实现对多余物的有效控制，降低 航天事故的发生几率。

1 液体运载火箭发动机气密试验特性

1.1  试验周期过长

运载火箭气密性试验贯穿于运载火箭总装的整个过程，这在一定程度上导致 了试验周期过长。其中部分测试内容需进行重复测量， 且多次运用地面设备，如 此一来，地面设备与产品之间连接、断开的频次大幅增加。频繁的连接与断开操 作不仅耗费了大量的时间，使得试验周期进一步拉长，还容易产生更多的多余物， 给后续的工作带来额外的负担，从而又在一定程度上影响了整个试验的进度，进 一步延长了试验周期。

1.2 气密操作流程繁琐

新一代液体运载火箭拥有庞大的箭体结构，箭体上的阀门、导管类产品数量 众多。因各系统对气密指标的要求难以统一，且所要实现的测试功能各不相同， 使得气密操作流程极为繁琐【1】。以某特定型号火箭发动机为例， 相关统计数据表 明，其中某段部分包含 5  个气密阶段，平均每个气密阶段的气密要求达 10  项 之多，而每项的操作步骤有 30  余步。所有操作步骤必须严格依照文件规定进行， 这对相关人员的操作技能水平和理论知识水平提出了极高要求。

1.3 地面设备操作工作复杂

在新一代液体运载火箭发动机极为繁琐的气密实验流程中，手动设备难以被 自动化设备完全取代，故而需使用较多的地面设备，这也加大了地面设备操作工 作的复杂程度。以某型号火箭发动机的一个气密阶段为例，地面配气台设备可能 有多个手动开关与压力表。这不仅对人员的操作技能要求颇高， 还需要人员之间 进行良好的沟通与配合，从而进一步增加了出现问题的可能性【2】。

2 新一代液体运载火箭发动机在多余物控制方面的弊端

2.1 控制对象涉及的范围较广

多余物的控制措施务必全面渗透到气密试验的整个过程中的每一个环节。因 为在气密试验中，涉及环境、人员、方法、设备等多个控制对象，其中任何一个 方面的缺失都极有可能引发多余物的产生，进而对液体运载火箭发动机产品质量 造成严重影响。在气密试验过程中， 良好的环境控制是基础，应确保试验场所清 洁、无尘， 避免外界杂质进入试验系统。人员方面， 操作人员需具备高度的责任 心和专业技能，严格遵守操作规程，防止因人为失误引入多余物。方法的科学性

和合理性同样至关重要，合理的试验流程和操作方法可以有效降低多余物产生的 风险。而设备的维护和管理也不容忽视， 确保设备的正常运行和良好状态，减少 因设备故障或磨损产生的多余物。只有全方位地对环境、人员、方法、设备等各 个方面进行严格控制，才能有效地防止多余物的产生，保障液体运载火箭发动机 的产品质量。

2.2 多余物检查手段匮乏

新一代液体运载火箭作为航天领域的重要运载工具，其管路系统产品的质量 至关重要。总装结构的特殊性使得传统的检测方法在应用上受到诸多限制。目前 通常采用目视法检验多余物，目视法虽然简单直接，但只能检测到产品外表面的 明显多余物，对于那些隐藏在管路内部或狭窄空间中的多余物则无能为力。而目 前主要采用的祛除排除法在处理外表面多余物时或许较为有效，但面对隐蔽空间 内的多余物，其效果不尽如人意。为了确保液体运载火箭的安全可靠运行， 必须 进一步探索更加有效的多余物检测和排除方法，以提高产品质量，为航天事业的 发展提供坚实保障。

2.3 多余物种类繁杂

新一代液体运载火箭发动机作为航天领域的核心设备之一，其总装过程的质 量把控至关重要。然而， 繁多的多余物种类给质量控制带来了极大的挑战。不同 环节的控制对象各不相同，这使得在实际操作中很难准确判断产生多余物的具体 类型，从而难以采取针对性的控制措施。同时， 缺乏对应的检查和排除方法，使 得即使发现了多余物，也难以高效地进行处理。为了提升新一代液体运载火箭发 动机的质量和可靠性，必须加大对多余物控制的研究力度，探索更加科学有效的 方法，以改善总体控制效果。

3 新一代液体运载火箭发动机总装气密试验中多余物控制的具体措 施方法

3.1 强化总装气密试验全过程控制

3.1.1 事前控制

在进行新一代液体运载火箭发动机总装气密试验之前，首先要切实落实对操 作人员的常规检查工作。严禁操作人员携带私人物品， 禁止佩戴任何首饰，并且 必须按照规定正确穿戴工作服。其次， 需保持现场环境整洁，做好工具台、管路

以及设备的清洁工作。利用仪器设备对现场湿度与温度进行记录和检查， 同时核 查设备的有效期限，确保设备外观完好无损，并在使用前仔细核对设备的数量、 试验类型、时间等具体内容。此外，还应当利用露点仪等设备对现场尘埃粒子、 杂质、露点等含量进行检测。

新一代液体运载火箭发动机的总装气密试验至关重要，任何一个环节的疏忽 都可能影响试验结果乃至整个航天任务的成败。对操作人员的严格要求， 是为了 防止私人物品和首饰可能在操作过程中掉落成为多余物，影响发动机的性能。而 对现场环境和设备的细致检查，则是为了确保试验在最佳条件下进行，保证数据 的准确性和可靠性。通过对湿度、温度、设备有效期、外观以及尘埃粒子等多方 面的检测，可以最大程度地降低风险，为航天事业的安全稳定发展提供坚实保障。

3.1.2 事中控制

在气密试验的进行过程中，在连接地面管路与气源管路之前，需做好放气处 理。放气处理能够避免管路中的残留气体对后续操作产生不良影响。对于发动机 箭上管路与地面管路中的多余物，可以采用吹除法进行清洁。开展气密试验时， 应严格按照安装工艺文件的要求进行操作。在盛装、配置相关溶剂时， 应与产品 保持一定距离，防止因操作不当引入新的多余物。选取专用的过滤器， 则可以在 箭上产品与地面管路连接环节中，对可能产生的多余物进行有效过滤，进一步提 高试验的质量和安全性。

3.1.3 事后控制

总装气密试验的完成并不意味着工作的结束，后续的控制措施同样关键。需 做好试验后的控制工作。应使用干净的工具擦干表面附着的冷凝水， 可以防止其 对设备和产品造成腐蚀等不良影响。逐一检查地面设备、发动机箭上产品以及各 管路开口部位的多余物，防止多余物进入系统而影响试验效果。对于部分贮箱类 箭上产品，在气密试验完成后，应采取充低压的方式进行保护，同时运用置换法 置换气体，避免外部空气等杂质进入产品内部，延长产品的使用寿命，为后续的 使用和维护奠定良好的基础【3】。

3.2 多余物控制方法的灵活运用

①定期使用露点仪检测并记录气源质量的露点以及杂质含量；②定期对现场 环境进行清洁打扫；③利用湿温度计定期检查现场的温度与湿度；④在登记清单 上详细记录工具设备的使用时间、数量以及试验名称， 确认其外观性能良好，确 保设备在有效期内使用；⑤进行气源吹除操作，在连接地面管路与气源管路之前，

先进行放气操作，对箭上管路和管路出口部位进行低压空气清洁；⑥在连接箭上 产品时使用专用过滤器；⑦严格按照文件要求执行气密试验流程；⑧在总装气密 试验完成后，为控制放气速度，相关操作人员应尽量擦干表面的冷凝水；⑨进行 气密试验后要进行气体置换，为避免外部空气进入，还应充足低压，确保正压保 护；⑩气密试验后，做好试验行迹化管理以及封堵防尘工作，确保发动机箭上产 品、管路开口等部位无异常。

在新一代液体运载火箭发动机的总装气密试验中，这些措施至关重要。通过 定期检测气源质量、清洁现场环境、检查温湿度等，可以为试验创造良好的条件。 记录工具设备信息、使用专用过滤器以及严格执行试验流程， 能够保证试验的准 确性和可靠性。而在试验后进行的放气控制、气体置换、行迹化管理和封堵防尘 工作，则有助于保护发动机箭上产品，防止外部因素对其造成不良影响，为航天 事业的安全稳定发展提供有力保障。

3.3 加强对多余物控制管理的重视

新一代液体运载火箭发动机总装气密试验在实施过程中，若发现某一环节出 现多余物，不仅要拍摄照片，还需进行文字记录。在采取措施去除多余物时， 应 查明产生的原因，并将多余物妥善保管，有助于深入了解问题根源，为改进工艺 提供依据。产生多余物的产品应隔离存放， 可以防止问题扩散。为确保质量， 必 要时还需经过多次确认。处理多余物时所采用的管理措施与技术， 应确保满足有 效性指标，经过评审与审查，形成产品质量报告。在气密总装试验进行过程中， 应保证控制评审工作与预防工作全面落实到位，严格审查多余物的防控情况以及 处理情况，以保证产品质量完善。此外， 还应做好各级人员的培训教育工作，使 操作人员对多余物预防控制工作形成正确认知，严格按照制度规定操作，掌握先 进的多余物排除与检查方法，确保总装与测试环节无缝衔接，消除多余物的影响， 切实提升产品质量，保证产品能够顺利出厂。

3.4 加强过程控制，思想上把关更有效

多余物本身对产品的影响与危害固然有限，但在现实生产中，忽视或漠视多 余物存在的麻痹思想所带来的危害却无穷无尽。多余物的过程控制， 实则是对规 范生产、标准生产的过程把控。任何有悖于标准规范的思想和行为， 皆会成为多 余物滋生的源头。唯有牢牢抓住这个源头， 我们的工作才能得以更好、更彻底地 推进。因此应制定如下规范：

（1）规范操作规程，杜绝违规行为；

（2）养成良好的操作习惯，减少返工返修的次数；

（3）对关键工序和关键部件的验收和检查增设停止点，杜绝错漏检现象；

（4）对多余物的检测要标准化和制度化。

4 结语

综上所述，新一代液体运载火箭发动机总装中多余物的防治具有显著的重要 性与长久性。近几年， 我国在航天领域的多余物预防方面制定了相关技术规范与 管理制度，发动机箭上环境总体得到了有效改善。然而， 与此同时，由于多余物 掺入直接导致的质量问题却屡见不鲜。其中， 插孔内部多余物、插头卡帽部位多 余物、放气产生的多余物以及管嘴内多余物并非偶然出现， 主要是由于清理和检 测手段落后、控制措施不够完善所致。鉴于此， 在今后的工作中，相关部门应积 极引进先进的多余物排除、检测与控制手段， 强化多余物产生全过程控制，逐步 完善管理系统，从技术和管理等多个方面对多余物防控措施进行细化，进而为液 体运载火箭发动机总装工作营造更加优良的环境。

参考文献

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[2]宋戈，丁振晓，周琰，等．浅谈氢氧火箭发动机液流试验用水技术指标和质量控制 [J]．标准科学，2017（4）：82-85.

[3]陈智勇，沈宏，航天产品多余物预防和质量控制[J]．设备监理，2019（2）：11-13.

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[5]范文杰，屈明杰，运载火箭总装气密试验多余物控制方法解析[J]，科技创新导报， 2020，017（005）：2-3.