2019年第2期导弹与航天运载技术No.22019总第367期
MISSILES AND SPACE VEHICLES
Sum No.367
收稿日期：2019-02-20；修回日期：2019-02-22
文章编号：1004-7182(2019)02-0027-04
DOI ：10.7654/j.issn.1004-7182.20190206
苏
磊，董
磊，刘
泓，熊盛阳，孙
岩
小型汽车网上自主编号申请（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）
摘要：为增强航天元器件自主可控水平，针对航天产品使用电子元器件的现状，分元器件的选用情况，进口元器件存在的自主可控问题，航天产品不同部位元器件自主可控风险特征，元器件自主可控推进情况存在问题等方面进行了分析。确定了航天元器件自主可控工作机制，制定了航天元器件自主可控实施方案，并提出建设全面支撑航天产品自主、安全、可控的元器件产品体系势在必行。
关键词：元器件；自主可控；措施中图分类号：V435+.3
文献标识码：A
The Management of the Electric Coupler Internal Redundancy
Su Lei,Dong Lei,Liu Hong,Xiong Sheng-yang,Sun Yan
(China Academy of Launch Vehicle Technology,Beijing,100076）
Abstract:In view of the current situation of the use of electronic components in aerospace products,the
selection of components,the independent problems of imported components,the characteristics of independent risk of components in different parts and the problems of independent and controllable propulsion of components are analyzed.To enhance the level of autonomous control of aerospace components,the autonomous and controllable working mechanism of space components is determined.The implementation scheme of space components is summarized and formulated.At the same time,some measures and suggestions are put forward.
Key words:components;independent control;measures.
0引言
随着中国航天事业的发展，航天产品任务数量增多，应用领域不断扩大。元器件是航天器和运载器大系统的重要组成部分，是航天产品信息化、智能化和小型化的核心和基础，它的质量直接关系到整机设备的技术性能和研制进程，决定了航天系统产品的性能指标和工作寿命。
国家有关部门相继制定了一些管理办法，旨在推动元器件自主发展，促使航天产品实现自主可控[1]。中国历史上自开展航天产品研制及元器件选用工作以来，均要求优先选用国产元器件，长期坚持元器件自主可控原则开展研制工作，元器件自主可控情况相对较好，但也存在一些元器件依赖进口的问题。
1元器件自主可控现状及存在问题
1.1国内外形势
国外航天强国都把元器件作为国家级战略技术资源，给予极大的关注和努力，美国、欧盟和日本等国
家和地区均已建立了先进的航天元器件制造体系，并注重新工艺技术研发和应用。
1.1.1美国、欧空局、俄罗斯和日本将自主发展元器
件作为国家战略
a ）美国。
美国一直非常重视航天元器件的发展。美国国防部关键技术报告所述：“现今，美国军事系统具备超过潜在敌人的技术优势，元器件的贡献最大，可以说超过了所有其他技术”。以元器件中最核心的微电子专业为例，美国在微电子技术领域实施的是全产业链自主可控战略。
b ）欧空局。
“航天元器件必须由欧洲自主发展”是欧洲航天局（ESA ）的既定方针。自20世纪90年代初至21世纪初，欧洲航天局（ESA ）、宇航系统制造商和航天元器件生产商都一直在密切关注欧洲宇航系统使用非欧洲航天元器件的情况。欧洲为了获得宇航用微电子产品的自主性和先进性（除微电子专业外其它元器件
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专业欧洲基本能够自主），摆脱对美国的依赖，制定了自主可控相关政策，其体系完整性好于美国国家航空航天局（NASA）制定的标准体系。
c）俄罗斯。
俄罗斯对军用元器件产业采取封闭的管理方式，基本上是走独立发展的道路，从基础技术到产品体系与国际标准都不同，产品也不能互换。2013年，俄罗斯总统普京签署法令，要求即使使用一些性能落后的国产元器件产品，也决不允许在核威慑力量和导弹防御设施中使用国外元器件。
d）日本。
2004年，为了改变宇航级微电子产品全面进口的局面，日本提出空间用全部关键微电子产品要在本土生产，由政府支持相关基础设施建设，并提出宇航装备要优先使用国产元器件产品。同时，开始构造JAXA 元器件标准体系，以提高航天计划的效率和成功率。
1.1.2进口元器件的管制不断加严
近几年来，以美国为首的西方国家对中国出口管制愈趋严厉。2011年，美国启动了“军品管制清单”（US
ML）和“商业管制清单”（CCL）两份出口管制清单的调整改革，又加大了对欧洲等国家生产的、使用了美制元器件的宇航产品对华出口的限制，导致法国TED、德国TESAT等公司准备出口到中国的宇航元器件因无法获得美国许可证而遭到禁运，目前清单调整工作仍在进行之中，禁运范围将可能不断增大。
近年来，日本对出口许可政策进行了重大调整，对所有可能用于武器装备的元器件产品对中国严加封锁。
1.1.3信息安全形势严峻
一些进口元器件，主要是高性能集成电路，中国缺乏测试手段，部分进口元器件甚至还存在安全后门隐患。
1.1.4自主可控工作要求与中国产品体系的矛盾突出
国家有关部门对进口元器件选用品种和数量比例进行了限定，对于重点航天产品更是要求实现100%的国产化目标。使用非自主可控元器件的内外部环境已经十分恶劣，推进航天产品装备元器件自主可控势在必行。当然，推进元器件自主可控工作异常艰难，绝不仅仅是用国产元器件直接替换进口元器件这么简单，牵涉到质量、进度、成本等问题，也牵涉到规划、研制、选择、使用等多个方面。
1.2进口元器件出现质量问题无有效措施
航天产品元器件覆盖集成电路、光电子器件、微波器件等多个专业，涉及CMOS、bipolar、JFET、BiCMOS等多种工艺，技术领域广、跨度大[2]。进口元器件采购环节不确定因素较多，产品出现了质量问题，用户很难获取元器件生产过程的原始数据，难以进行深入的机理分析和准确的问题定位，也很难直接与国外的生产厂进行协调，质量归零和举一反三工作难以开展；进口元器件失效后，通常只能通过更换器件的方式进行解决，存在的潜在风险不能彻底解决。此外，由于中间环节多，
引进过程中还出现过假冒伪劣现象，
也不排除部分进口元器件存在安全问题。
1.3航天产品不同部位元器件自主可控风险特征存在
差异
航天产品飞行系统和发射支持系统所用进口元器件的自主可控风险特征存在差异，飞行系统受环境因素等影响，质量要求更高，自主可控要求也更高。除质量等级差异外，飞行系统和发射支持系统元器件的区别不大，都属于相对小众、专用的元器件类别，见图1。
图1飞行系统与地面系统元器件自主可控风险差异Fig.1Differences in Autonomously Controllable Risks
between Flight System and Ground System Components
对于发射支持系统元器件而言，其应用特征明显不同于飞行系统元器件，不论属于哪类航天产品领域，发射平台所用进口元器件多数为工业级，不影响飞行成败，并且都是通用产品，属于商用非定制元器件（COTS）类别，主要为通用计算机类元器件和汽车电子类元器件，这些元器件与家用计算机（PC）和家用汽车所用元器件差异不大，民用使用量极广、极大，这类元器件发展速度较快，更新换代频繁，停产后通常会有大量新型可替代元器件面世。这类民用COTS 停产造成问题的风险较小，属于“可控”元器件。当然，也不排除发射支持系统可能存在不可控的情况，需要相关单位逐一梳理识别。
苏磊等航天元器件自主可控工作推进与实施29第2期
2航天元器件自主可控推进
2.1元器件需求规划与选用控制
2.1.1完善元器件需求规划体系建设
需求规划及其产品化是牵引航天产品核心元器件自主可控的主要手段。各研制单位应根据实际情况，对航天产品涉及的关键元器件进行梳理，提出包括项目研制指标、质量、进度等要求的所有类别核心元器件初步需求，在元器件自主可控专家组的技术指导下，联合元器件研制单位，形成立项建议，对形成的
初步需求进行逐项分析、优化，确定分类，并进行有效对接，重点对接性能指标、质量与可靠性指标、环境适应性指标、进度要求等。召开需求审查会，专家组进行技术把关，对各项需求进行逐项审核，形成明确意见。与相关主管部门根据需求对接、审查结果，组织需求落实，确保全面落实航天产品关键元器件需求。
2.1.2加强元器件自主可控管控力度
近年来，航天产品大量采用新型电子技术，导致航天产品存在大量的外协研制任务。一方面造成了各电子设备元器件自主可控工作的管理难度大幅增加；另一方面，航天产品一次配套单位对二次配套单位在元器件自主可控工作方面的管控存在不完全到位的情况。
2.2元器件自主可控推进存在的问题
近年来，虽然航天产品元器件自主可控工作取得了一定进展，但仍然存在一定的问题。
a）由于中国元器件工业基础薄弱，国产元器件往往存在自身指标偏差大、质量可靠性不稳定、供货保障性差等问题，导致单机设计人员往往更偏向于使用进口元器件。
b）随着国内元器件研制单位技术水平和制造工艺能力的不断提高，部分元器件已经具备替代类似航天产品的进口元器件的性能指标。但由于新研元器件在航天产品使用经历有限，有些甚至没有飞行经历，
还可能存在常规的元器件级测试、筛选难以发现的问题，在后续板级、整机级试验甚至航天产品出厂测试环节暴露出来，给航天产品研制进度和质量带来问题。
c）除元器件研制经费自身的保障外，后续元器件的应用验证工作也需大量的经费支持。对于具有相同或相近性能指标的元器件，国产元器件的价格往往比进口元器件的价格贵几倍甚至几十倍、上百倍，从而增加了整机的成本，导致了利润的降低，是自主可控工作中的一个重要障碍[3]。
d）已定型航天产品，单机技术状态已经固化，元器件选型的更改难度较大。已定型航天产品经历过地面整机、系统试验，经历过可靠性增长或加强试验的考核，经历了飞行试验的验证，与航天产品相结合的相关元器件应用成熟度较高。如果对其中部分元器件进行国产元器件替代，将面对验证充分性的考验，技术难度较大，如果需要开展飞行验证，则相关工作将面临巨大的时间与经费投入。
3航天元器件自主可控实施
目前，航天产品元器件自主可控推进过程中存在问题，要建立航天产品元器件自主可控工作机制，建设全面支撑航天产品自主、安全、可控的元器件产品体系的工作目标。
3.1落实领导责任制，行政推进元器件自主可控实施
落实国家有关部门要求，结合航天产品需求的轻重缓急及航天产品研制阶段特点，统筹制定元器件自主
可控工作方案，确定总体目标和阶段目标，推进自主可控工作。
将元器件自主可控工作要求和年度工作内容纳入到对各航天产品参研单位责任人的年度考核中，确保元器件自主可控工作在各参研单位的全面落实。航天产品参研单位责任人是元器件自主可控工作的第一责任人。各航天产品参研单位应结合产品及本单位特点，确定元器件自主可控工作目标，统筹协调资源，按计划推进实施。
指定一名专人负责本航天产品元器件自主可控工作，依托元器件专业管理与技术支撑机构，协助航天产品负责人开展好相关工作。各参研单位要高度重视元器件自主可控工作，除成立单位元器件控制机构外，明确一名主管领导及管理部门具体负责元器件自主可控工作；总体单位要负责全航天产品的元器件自主可控工作，系统抓总单位要负责本系统的元器件自主可控工作，二次配套单位的元器件自主可控工作由一次配套单位负责，层层分解、组织落实好元器件自主可控工作。
3.2持续开展需求论证和规划调整
需求调研和论证是一个多方协调的过程，需求调研和论证工作应持续开展，将需求转化为规划，将规划的产品指标不断地具体化、准确化。
针对航天产品领域特点，形成电气系统发展规划，并以此为基础，形成微处理器、总线、AD/DA等核心
元器件的技术指标需求体系。做好需求的统筹，使各航天产品的需求最小化，降低航天产品对基础产品水平的要求。积极跟踪航天产品发展和电气系统发展的变化情况，及时结合中国元器件基础行业的技术发展
导弹与航天运载技术2019年30
特点，及时优化调整规划，确保需求规划目录既有延续性又能动态优化，能持续发挥作用。
3.3加强应用验证机构的基础能力建设和产品的应用
验证工作
应用验证是国产化产品走向工程化应用的关键环节，应加强应用验证平台建设，建立元器件热学环境适应性、力学环境适应性、结构分析、极限评估、功能电性能、安装状态性能评价、抗自然辐照评价等验证技术平台。通过应用验证，确保基础产品的研制工作真正有的放矢，及早发现基础产品在航天产品应用中可能存在的问题，支撑新型元器件在航天产品上的应用，提高产品的工程化应用水平。
3.4建立自主可控产品体系
在自主可控产品规划过程中注重产品体系的建立，完整覆盖航天产品电气系统对不同种类、不同功能、
不同性能的产品需求。对于新立项航天产品或航天产品新设计的单机，要严格控制进口元器件的选用，有效控制“增量”进口元器件。在已有需求规划，已有国产器件型谱化、系列化、产品化的目录基础上，压缩品种，优先选用，不得以各种理由不选用国产化元器件。对于已有产品体系不能解决的，在航天产品论证初期，通过源头控制的机制，不再选用新的进口元器件，有效控制增量。
在推进产品化工作中，必须落实自主可控工作要求，优化设计、整合资源、压缩品种。对产品化单机中已选进口元器件，必须更改设计，采用国产化元器件替代。
3.5建议国家制定相关政策，推进已定型航天产品元
器件自主可控工作的落实
随着中国元器件基础水平的发展，陆续有各类产品的面世，这些产品在经过必要的验证之后，可以对现有航天产品前期选用的进口元器件实现国产化替代。但由于目前中国航天产品技术状态管控的政策和制度对于已定型装备较为严格，任何替换均需要通过大量的工作和审批流程，客观上阻碍了此类航天产品元器件自主可控工作的推进。建议国家针对此类问题制定对应的政策，优化元器件设计更改的验证、审批、评审等工作流程和工作要求，降低已定型航天产品元器件国产化替换的难度，鼓励自主可控工作的开展。
4结束语
自主可控关系到国家制造能力的提升，也是航天大国迈向航天强国的必经之路，是一项长期、艰巨和复杂的工作。尽管国产化元器件质量与产品成熟度不足、单机应用存在风险、研制经费不到位等，但确定航天产品元器件自主可控工作机制，建设全面支撑航天产品自主、安全、可控的元器件产品体系势在必行。
参考文献
[1]肖凤娟，赵燕涛.航天产品元器件自主可控工作的实践与思考[J].管理
与实践,2013(4):23-26.
Xiao Fengjuan,Zhao Yantao.Practice and thinking on autonomous and controllable of aerospace components[J].Management and Practice, 2013(4):23-26.
[2]朱旭斌，张伟，张皓东.航天关键元器件自主可控需求工作思考[J].航
天标准化,2013(4):26-28.
Zhu Xubin,Zhang Wei,Zhang Haodong.Requirements for autonomous control of key aerospace components work thinking[J].Aerospace Standardization,2013(4):26-28.
[3]郑磊.电子设备企业元器件自主可控推进工作探讨[J].电子产品可靠
性与环境试验,2016(5):47-50.
Zheng Lei.Discussion on autonomous and controllable advancement of components in electronic equipment enterprises[J].Electronic Product Reliability and Environment Test,2016(5):47-50.
作者简介
苏磊（1986-），男，高级工程师，主要研究方向为航天产品用电子元器件质量保障。
董磊（1969-），男，工程师，主要研究方向为航天产品用电子元器件质量保障。
刘泓（1978-），男，研究员，主要研究方向为航天产品用电子元器件可靠性技术。
熊盛阳（1980-），男，研究员，主要研究方向为航天产品用电子元器件可靠性技术。
孙岩（1974-），男，研究员，主要研究方向为航天产品用电子元器件可靠性技术。
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