航天器吊装标准的规范化应用

隋云亮 刘劲松 田帅 刘铮 齐强 谢镇如

（北京卫星环境工程研究所，北京，100094）

引言

随着我国航天事业的快速发展，型号科研生产任务日益繁重，航天器吊装工作作为产品研制过程中的必要环节，对任务进度、甚至产品安全将造成直接影响。为了保障航天器吊装作业过程的安全性和规范性，2011 年制定发布了国家军用标准 《航天器吊装、翻转、停放、运输、贮存通用技术要求》（以下简称《技术要求》），各单位部门均应按照标准要求执行操作。《技术要求》未规定的按照GB/T 3811—2008 《起重机设计规范》[1]、航天行业标准 《航天工业安全生产标准化考核评分细则第15 部分：特种设备》等标准执行。

1 国家军用标准中对于航天器吊装、翻转操作的重点要求与解读

航天器研制过程包含了总装、力学试验、热学试验等多个环节，每个环节的吊装作业流程繁杂，且涉及了精准对接、联动运行、点动微动调节、狭小空间内作业等工况要求，同时由于航天器自身的昂贵价值，以及其上装配着对污染高敏感度的光学元件，因此相比物流港口等场景下使用的通用吊装设备和一般吊装操作要求，航天器吊装在设备性能、人员操作、环境控制等方面都提出了特殊的要求，现梳理《技术要求》对于航天器吊装、翻转操作过程中的重要要求，并进行解读。

1.1 多余物防护要求

《技术要求》中规定：①吊装航天器的吊车应有防漏油措施（标准的5.1 c））；②吊车运动部位，不应有油液等润滑剂滴漏（标准的5.2.2 c））。

由于航天器研制环境对于洁净度要求较高，对于多余物的控制十分严格。因此必须对吊车上的载油装置和需要油脂润滑的运动、转动部件进行有效防范，避免油液、油脂因密封不严、融化等原因渗漏或在吊车运动时滴落，对航天器或洁净环境造成污染。

1.2 持续稳定低速运行要求

《技术要求》中规定了厂房内吊装和吊运航天器的吊钩运行速度和一般航天器的翻转速度，详见表1。

表1 航天器吊装和吊运速度要求

为了确保航天器在对接、翻转等精细操作和狭小空间内运行时的安全性，要求吊车在吊载航天器过程中，无论是吊钩的升降，还是大、小车的平移，都必须保持稳定的低速运行状态。

1.3 制动装置性能要求

《技术要求》的5.2.2 b）要求，检查吊车、吊具和停放架车的完整性，吊车和停放架车的制动性能应良好。

《技术要求》中并未对吊车具体的制动性能提出明确量化的要求，结合GB/T 3811—2008 《起重机设计规范》中10.5.3.2“起升机构制动器”要求，对于发生事故后可能造成重大危险或损失的起升机构，其每一套驱动装置都应装设2 个相互独立的机械制动器。用于吊装航天器的吊车，其升降机构必须配置双制动。这一点要求也在航天行业标准《航天工业安全生产标准化考核评分细则 第15 部分：特种设备》中15.2.5.4 条作了规定：“吊运卫星、火箭发动机、易燃易爆危险品等可造成重大损失的起重机械应设置两套制动器。”

2 标准在落实过程中存在的问题

虽然 《技术要求》中明确了航天器吊装操作相关要求，但在具体落实时，可能因为对标准要求理解不到位，出现遗漏或偏差，从而造成执行不彻底，甚至产生安全隐患的情况。

2.1 多余物防护要求在落实过程中存在的问题

《技术要求》中只提及了对于油液、油脂类多余物的防护，忽略了对钢丝绳、行走车轮等金属部件在运行磨损过程中产生的金属粉末类多余物的识别，因此落实时可能疏忽对于钢丝绳下端、车轮及其运行轨道部分的防护与清洁。

接油装置作为 《技术要求》中提及的“应有防漏油措施”的手段，在航天领域内被普遍应用。航天器研制现场内的吊车上均配置有相类似的接油装置，但大部分接油装置仅安装在与产品吊具直接接触的吊钩的上方（如图1 所示），而对于车上的载油装置、可能产生金属粉末的机械部件则疏于防范，这些部位产生的油液、粉末在掉落时受到洁净厂房内气流的影响，可能绕过吊钩上方的接油装置，直接污染产品。

图1 国内（左）、国外（右）吊钩上方的接油装置

目前国家标准、行业标准中未涉及接油装置的相关制作要求，为了确保防护的有效性和覆盖性，部分吊车的接油装置被制作得过于庞大，甚至出现2 个吊钩上的接油装置在吊装作业过程中相互干涉、刮蹭的情况，为设备的正常、安全运行带来了阻碍和隐患。

2.2 持续稳定低速运行要求在落实过程中存在的问题

《技术要求》中明确指出了在厂房内吊装和吊运航天器时，吊钩升降和大小车平移的运行速度，但在落实过程中，应区分使用需求与设计需求。如误将 《技术要求》中吊装航天器时的运行速度与吊车设计时的运行速度混为一谈，未能充分结合作业现场情况，一味追求低速，将导致制造出来的吊车设备性能不足，工作效率低下。

如，某厂房内一台跨度为41.5m 的吊车设备，其大、小车运行速度均被设计为0.6m/min～6m/min，虽然能够满足 《技术要求》中规定的“航天器吊装过程中平移速度不大于3m/min”的作业要求，但该吊车小车轨道全长约40m，小车全速行走需要约7min；大车轨道全长约100m，大车全速行走需要约17min，再加上该区域吊车不具备联动控制功能，即大、小车不能够同时行走，若进行厂房内对角位置的吊运工作时，需要空钩运行约24min 才能到达吊装作业位置，可见是影响了航天器吊装工作效率的。

2.3 制动装置性能要求在落实过程中存在的问题

结合国家标准、行业相关标准要求，明确了用于吊装航天器这类贵重产品的吊车设备，其升降系统必须配置有两套制动器。但在落实过程中，可能发生如下问题。

a）双制动不同步。部分吊车生产厂家虽然配置了2 套制动器，但会通过时间继电器控制第二制动器滞后于第一制动器1s 左右动作，以此来减小对于第二制动器的磨损，延长其使用寿命。这种设计虽然在起重行业内比较常见，但应用到航天器吊装工作中，尤其是航天器对接等精细操作时，一旦第一制动器失效，这滞后的1s将可能对航天器造成无法挽回的损失。

b）制动安全系数偏低。按照GB/T 3811—2008《起重机设计规范》规定：当吊车升降机构使用一个制动器时，其制动安全系数一般按照1.5 选取；当使用双制动时，每一套制动器的安全系数一般按照1.25 选取。在航天器吊装工作中，为了避免因某一制动器故障造成产品长时间悬停，进而危及产品安全，在现场应急处置方案中，会要求手动释放故障的制动器，使用另一个完好的制动器将产品落下，此时如果安全系数偏低，将可能对吊装安全造成影响。

3 标准在落实过程中存在问题的解决方法

针对上述分析出的问题，参考国家标准、行业标准要求，并结合航天器吊装工作的特殊性、专用性要求以及多年来航天器吊装设备管理经验，提出以下方法来解决问题，且已在空间站、深空探测平台等重点型号、大型产品上和年均5000 余次的实际吊装操作中得到了有效验证。

3.1 多余物防护要求

针对多余物识别不全面、防护不到位、防护装置制作不规范等问题，规定了以下措施。

a）提升吊车部件自身质量：减速器、制动器液压缸等载油装置必须选用密封良好的免维护型产品。

b）防护全面性提升：载油装置（减速器、制动器液压缸）及吊钩动滑轮、钢丝绳卷筒、联轴器、车轮轴承部位等转动部件下方加装接油装置，并在接油装置内铺设吸油垫。

c）接油装置设计规范化要求：①接油装置宜选用不锈钢等耐撞击、耐坠落冲击，且不易变形的材质制作；②接油装置形状宜选用圆形或圆角矩形，并进行折边处理，折边高度应不小于20mm，接油装置边缘部位应采用橡胶包裹；③接油装置的尺寸应覆盖部件下方区域，其边长或直径一般不超过1m；④接油装置内应设置有固定吸油垫用的卡槽或卡片。

此外，在日常维护方面，有针对性地对上述可能产生多余物的部位进行定期、严格检查与清洁。

3.2 持续稳定低速运行要求

为了既能满足 《技术要求》中对于航天器吊装过程稳定低速运行要求，还能兼顾空载及非航天器吊装作业时的工作效率，同时符合吊车设备机械特性和电控调速要求，提出方法如下：吊车吊钩升降速度为0.2m/min～5m/min（吊载时）或0.2m/min～7.5m/min（空载时）的无级变速、小车运行速度为2m/min～20m/min 的无级变速、大车运行速度为3m/min～30m/min 的无级变速。

3.3 制动装置性能要求

《技术要求》中对于“吊车制动性能良好”的要求进行了更加细致完善的说明。对制动器的设置数量、设置形式、安全系数等进行了明确规定：吊车起升机构应配有2 个常闭式、同时动作的支持制动器，制动器本身应质量良好、灵敏可靠、制动平稳，每套制动器均应具备独立制动能力，制动安全系数应不低于1.5，并配有手动释放装置。

4 结束语

本文梳理了航天器吊装相关顶层标准中的重要要求，并进行了解读。同时对这些标准要求在落实过程中存在的问题进行了汇总分析，最终给出了相应的解决措施。使顶层标准能够准确、规范地应用在实际吊装工作中，进而确保航天器研制任务的顺利开展。