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创新中国特色的装备再制造工程 构建我军装备维修保障新型学科

  • 发布时间:2014/3/18 15:30:00
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 文      中国工程院院士、装甲兵工程学院教授         徐滨士

 

 摘要:介绍了中国特色的装备再剩造工程的内涵与特征,论述了装备再制造在装备维修保障中的地位和作用,分析了构建装备维修保障新型学科——“装备再制造与战场抢修”的重要性,阐述了装备再制造对于提高装备维修保障能力,提升装备综合保障效能,提高装备质量、效益与核心战斗力具有重要意义。

 

 关键词:装备再制造工程;维修保障;“装备再制造与战场抢修”学科

 

 进入21世纪,世界军事领域发生了深刻变革,各国军队加快了转型进程。以信息技术为核心的军事战争和一体化联合作战等新军事变革给装备综合保障技术带来了广泛而深刻的影响,新型装备发展和我军新时期军事斗争准备又对装备综合保障建设提出了全新的要求。针对未来武器装备一体化发展趋势和当前及未来军事斗争形态,加抉履行新世纪新阶段的使命任务,国家和军队先后把再制造技术、战场抢修技术和自修复技术等装备保障技术列入《“十一五”武器装备国防关键技术报告》、(2020年国家中长期科学和技术发展规划》和《2030年前国防科技和武器装备发展战略专题研究》,以此来提高装备综合保障能力。

 

 装备再裁造是废旧装备高技术修复、改造的产业化,是装备维修保障的重要组成及关键技术支撑。通过构建中国特色的装备再制造工程,创建“装备再制造与战场抢修”学科,对于提升我军装备作战能力和保障能力、加快维修保障人才培养具有重要意义。

 

 

 1 装备再制造工程具有鲜明的自主创新特色

 

 以美军为代表的欧美等国及其军队的再制造多年以来是在原型产品制造工业基础上发展起来的,目前主要还是以尺寸修理法和换件修理法为主。随着科技的迅速发展,这种再制造模式存在着以下主要问题:1)旧件利用率低,难以实现节能节材的效果;2)难以提升再制造产品的性能;3)加工量大,环保效果不佳。中国特色的再制造工程是在维修工程和表面工程基础上发展起来的,主要基于复合表面工程技术、纳米表面工程技术和自动化表面工程技术,这些先进的表面工程技术是国外再制造时所不曾采用的[1]。先进的表面工程技术在再制造中的应用,可将旧件利用率提高到90%,使零件的尺寸精度和质量标准不低于原型新品水平,而且在耐磨、耐蚀和抗疲劳等性能方面达到原型新品水平,并最终确保再制造装备零部件的性能质量达到甚至超过原型新品。再制造的重要特征是再制造后的产品质量和性能不低于新品,而成本只是新品的50%,并可节能60%,节材70%,对环境的不良影响显著降低,成为建设资源节约型和环境友好型社会的重要途径,这一特征概括起来就是“两型社会,五、六、七”[2]

 

 例如:针对我军某主战坦克行星框架等薄壁零件不能修复的难题,通过采用等离子喷涂技术对其进行了再制造与延寿。经过多台坦克一个大修期的实车考核试验得出的结论是:新品行星框架的设计寿命只有4 000 km;而再制造后的行星框架使用寿命达到了11 000 km,约为新品的3倍。这种对薄壁零件的再制造修复,取消了坦克零件小修,改变了传统的修理保障模式。再如:空军某引进飞机发动机压气机叶片的磨损问题严重,以前是引进国外的维修技术和材料,维修成本高昂,通过使用自主研发的纳米复合电刷镀再制造技术,成功解决了这一难题,维修成本不到国外的1/10,更为重要的是解决了维修技术受制于人的问题。

 

 高技术的装备再制造是装备作战能力再生的根本保障

 

  2.1 装备再制造促进了装备全寿命周期的拓展

 

 装备全寿命周期中最薄弱的环节在于废旧装备的回收处理,目前的装备维修保障还涉及不到这一环节。我军当前的做法是将废旧装备作为固体垃圾处理(堆积、填埋、焚烧等),或做低级的原料回收,不仅造成资源的极大浪费和环境的严重污染,更造成了装备在役率较低和新装备购置费用大幅攀升等问题[3]

 

 以某型主战坦克发动机为例,新机寿命是500摩托小时,大修后只能达到400摩托小时,与该型坦克底盘1000摩托小时的寿命不匹配,大修费用居高不下。针对这种情况,在总部的支持下,装甲兵工程学院于2008年成功地对该型坦克发动机进行了再制造,再制造后的发动机经台架试验考核,服役寿命可达1000摩托小时以上,是大修后的2倍,为实现发动机与坦克底盘的同寿奠定了基础,取得了显著的军事、社会和经济效益,该项成果如能推广应用,必将推动装备维修制度的变革。先进的表面工程技术在装备再制造中的应用,显著提升了再制造装备的性能质量,提高了再制造效率,降低了再制造成本,节约了资源能源和材料消耗,使我军的再制造技术更加先进有效,受到国际同行的高度评价。

 

 

 我军装备再制造的出现,填补了装备维修保障领域的一项空白。通过将再制造纳入装备维修保障的范畴,不仅可使再制造和改造后的装备在未来战争中发挥重要作用,同时可较好地解决资源节约和环境污染问题,并可显著提高装备的在役率和完好率。因此,装备再制造是对装备全寿命周期的延伸和拓展,它赋予了废旧装备新的寿命,形成了装备的多寿命周期循环(见图1),为现有装备延寿提供了技术支撑和基础[4-5]

 

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图1  再制造后的装备多寿命周期框架

 

 2.2 装备再制造促进了装备维修保障模式的变革

 

 目前,我军实行的是大、中、小修三级维修保障模式,随着作战方式的变革和装备的不断更新发展,这一保障模式已经逐渐不能适应新形势和新任务对装备保障的要求。针对这一问题,全军开展了维修保障模式的转型试点工作并取得了显著成效。这项工作主要是改革现行的以原件修理为主的维修方式,实行新的以“四修”为特点的维修保障模式,即“整车换件修理、部件集中项修、零件规模修复、高新技术系统巡修”。实践证明:新的维修模式有效提高了平时维修保障效益和战时抢修效能,做到了平战兼容。

 

 

 装备再制造工程的发展,较好地适应并促进了装备维修保障模式的变革。通过在装甲装备中实施“整车采用再制造零部件进行换件修理,以发动机为代表的部件采用再制造集中项修,损伤零件按类型进行再制造的规模修复,备件采用高能量密度热源快速成形再制造技术(如自动化高速电弧喷涂技术、自动化微弧等离子熔覆技术、自动化激光熔覆技术)进行现场巡修”模式,将有效提升以装备战场现场备件精确保障为代表的维修保障能力。

 

  2.3 装备再制造是装备综合保障的重要组成和关键支撑

 

 装备综合保障技术是贯穿于武器装备全寿命周期过程,为形成、保持和提高装备保障能力而采取的技术。装备综合保障涉及武器装备的论证、设计、制造、使用管理、测试、故障诊断、维护修理、再制造及延寿升级等技术领域,是决定装备研制水平、使用效能和维修质量的重要因素,对保持装备整体作战能力具有重要作用。

 

 装备维修保障是装备综合保障的重要组成部分,是保持、恢复和改善装备性能所采取的各项技术集成,是构成军队战斗力的重要因素。美军认为:“装备维修保障任何环节的中断,都会严重影响军队的战斗力”[6]。这其中装备再制造又是其重要组成与关键技术支撑。

 

 在日常训练中,将装备项修提升为装备再制造项修,可大大提高装备维修能力和维修质量。例如:在某军区等单位开展了发动机集中再制造项修的保障试点,依托地方再制造企业,为部队部分重载车辆发动机进行再制造,显著降低了维修时间,提高了维修保障效率,提升了装备性能,节约了大量经费。

 

 

 在野战现场条件下,通过实施备件及战损零件的快速成形再制造,可大幅度减少战时伴随保障车辆和备件数量,并极大地提高了战场备件保障的快速性、持续性、有效性、机动性和综合性。因此,装备再制造水平和能力的提升,对提高装备维修保障能力具有重要作用,是未来战斗力的“倍增器”。

 

 3 “装备再制造与战场抢修新型学科是培养新型军事人才的基石

 

 20世纪50年代初,哈尔滨军事工程学院按照苏联在第二次世界大战中的经验,建立了坦克修理专业。通过几十年装备维修科研成果的积累与转化,学科发展先后经历了装备维修工程、装备表面工程和装备再制造工程3个发展阶段[7],在建设我军特色的装甲车辆修理专业的基础上,发展了中国特色的装备再制造工程学科,针对我军装备发展需求,目前正在构建“装备再制造与战场抢修”新型学科,学科的基础理论、研究方向和关键技术如图2所示。

 

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图2  “装备再制造与战场抢修”学科研究内容

 

 “装备再制造与战场抢修”学科的主要特色如下:1)突出“靠前快速保障、现场精确保障”,主要是为了适应未来一体化作战对装备的战场现场快速精确保障的需求,面向装备的战场现场快速再制造与应急维修;2)“紧贴部队、军民融合”,针对装甲及运输车辆装备的保障需求,立足军民融合的再制造关键技术体系和保障模式,全面推动我军装甲及运输车辆装备的维修保障体制改革;3)“综合集成、自主创新”,通过紧跟高新技术和外军维修保障技术的发展趋势,经过多年的科研成果积累与转化,针对未来战争和装备发展需求,形成具有中国特色的新型军事工程学科。

 

 

 4 建议与展望

 

 围绕我军新时期军事战略方针,应充分认识加快完善装备综合保障技术的必要性和紧迫性,科学理解装备维修保障面临的形势与任务,创新发展中国特色的装备再制造工程,科学谋划未来我军装备维修保障模式。建议在以下几方面进行深入探索。

 

  4.1 加快培养具有装备再制造与战场抢修素质的指挥军官

 

 “装备再制造与战场抢修”学科主要以适应未来战争装备保障的新型人才需求和技术需求为牵引,为陆军装甲机械化部队探索培养从事装备维修保障(含装备再制造)的复合型指挥军官,并可根据任职岗位需要,培训维修分队(再制造分队)排长及军区修理大队指挥军官。因此,应尽快在装甲装备军事工程院校建立“装备再制造与战场抢修”学科,培养精通装备再制造技术的本科生和研究生,并开展对部队在职技术干部的专业技术培训,为适应装备综合保障转型奠定基础。学科发展成熟后还可面向陆、海、空、二炮等军兵种部队,推进全军装备领域所属学科的全面发展。

 

  4.2 深化扩大基于装甲装备再制造的维修保障模式

 

 当前我军装甲装备的维修保障模式正按照“整车换件修理、部件集中项修、零件规模修复、高新技术系统巡修”的发展思路进行发展变革。装备再制造是对装备传统大修的重大变革,意义重大,科技含量高,建议深化装甲装备再制造的保障模式研究和成果转化工作,加快适应高技术战争装备综合保障的需求。

 

  4.3 加强装备再制造的质量认证体系与军用技术标准规范研究

 

 结合装备战技指标,深入开展装备再制造寿命评估方法研究,构建、制定行之有效的再制造质量控制技术体系、再制造技术标准体系和再制造装备的认证体系,使装备再制造的质量和能力建立在可靠、稳定的基础之上。

 

参考文献

 

[1]徐滨士.发展再制造工程,实现节能减排[J].装甲兵工程学院学报,2007.21(5):1—7.

[2]徐滨士,刘世参,王海斗.大力发展再制造产业[J].求是,2005(12):46—47.

[3]史佩京,徐滨士,刘世参,等.基于装备多寿命周期理论的发动机再制造工程及其效益分析[J].装甲兵工程学院学报。2006。20(6):70—74.

[4]徐滨士.装备再制造工程的理论与技术[M].北京:国防工业出版社,2007.

[5] 徐滨士.再制造工程技术及其研究新进展[J].数字制造科学。2008.6(2):1一18.

[6]总装备部综合计划部.美军装备维修保障[M].北京:国防工业出版社,2006.

[7]徐滨士,朱胜,马世宁,等.装备再制造工程学科的建设和发展[J].中国表面工程,2003,16(3):1-6.