運載火箭技術成熟度評價方法研究※

章威　馬寬　黨麗芳

（中國航天系統科學與工程研究院，北京，100048）

技術成熟度（Technology Readiness Level，TRL）是國際上廣泛使用的一種量化評價方法，主要用于評價重大科技攻關和工程預研項目進行的情況。它將一項技術從認知基本原理到成功應用的成熟過程，劃分為4個階段共9個級別：原理和技術概念驗證階段 （TRL1～3）、技術攻關和演示驗證階段 （TRL4～6）、產品開發和驗證階段（TRL7～8）以及產品應用階段 （TRL9）[1]。技術成熟度評價能夠為管理部門掌握技術攻關進展、識別技術短板、避免不夠成熟的技術提前轉入下一個研制階段等提供技術管理工具。

美國航空航天局 （NASA）在20世紀70年代中期提出技術成熟度方法原型，到90年代后經過適應性改進后基本成熟，滿足推廣應用條件。然后逐步被美國國防部（DoD）、能源部（DOE）、審計署（GAO）、國土安全部 （DHS）和歐空局 （ESA）以及英國、法國和日本等許多國家或組織研究使用[2]。2013年，國際標準化組織發布了ISO16290-2013《Spacesystems-DefinitionoftheTechnologyReadinessLevels（TRLs） and their criteria of assessment》（空間系統技術成熟度定義及評價）。目前，技術成熟度已被國際上諸多國家或組織機構作為技術管理的重要 “抓手”，用于項目立項、過程檢查和項目驗收等。

此方法在我國也已得到了推廣應用，原總裝備部于2012年發布實施了《裝備預先研究技術成熟度評價暫行辦法》，在裝備預研管理中推廣使用，頒布了2個技術成熟度國家軍用標準：GJB7688-2012《裝備技術成熟度等級劃分及定義》和GJB7689-2012《裝備技術成熟度評價程序》，以及相關配套的子標準。此外，國防科工局要求申報單位在項目指南編制、項目立項論證和項目驗收時需開展技術成熟度評價[3]。

目前，我國軍用標準中提出的裝備技術成熟度評價方法是面向各類裝備技術的頂層和通用標準，具有很強的概括性和原則性。但是這些標準在指導具體裝備開展技術成熟度評價方面，針對性和結合性不夠，給開展技術成熟度評價帶來一定的局限性。為了解決上述問題，本文在裝備技術成熟度評價方法的基礎上，結合我國運載火箭研制流程和技術成熟度規律，制定了運載火箭技術成熟度評價方法，主要包括設備技術和非設備技術的技術成熟度評價方法，給出兩種典型技術的案例以及關鍵技術的評價程序，指導運載火箭開展技術成熟度評價工作。

1　運載火箭技術成熟度研究背景

1.1　裝備技術成熟度評價方法簡介

裝備技術成熟度評價方法是基于國外通用的技術成熟度評價方法而提出，是我國國防裝備技術成熟度頂層標準，用于指導我軍在裝備研制過程中開展技術成熟度評價。其技術成熟度1級～9級的定義分別是，TRL1：提出基本原理并正式報告；TRL2：提出概念和應用設想；TRL3：完成概念和應用設想的可行性驗證；TRL4：以原理樣品或部件為載體完成實驗室環境驗證；TRL5：以模型樣品或部件為載體完成相關環境驗證；TRL6：以系統或分系統原型為載體完成相關環境驗證；TRL7：以系統原型為載體完成典型使用環境驗證；TRL8：以實際系統為載體完成使用環境驗證；TRL9：實際系統成功完成使用任務[4]。

1.2　裝備技術成熟度方法用于運載火箭的局限性分析

裝備技術成熟度評價方法是國防裝備技術成熟度頂層標準、通用標準，是對不同武器裝備各級特點的概述，具有一定的原則性和通用性。在應用實踐中，其作用和價值逐步得到認可，但也遇到了一些需要深化研究的問題。例如，裝備技術成熟度等級定義是對各級特點的描述，原則性強，但指導性不夠，造成不同裝備技術成熟度評價人員在理解各級要求時存在偏差。

由于裝備技術成熟度評價方法與運載火箭的研制結合不夠緊密，造成在運載火箭技術成熟度評價時該方法的指導性不夠，其各級的要求、內涵不易于被運載火箭相關領域的技術人員和科研管理者理解并掌握。因此，在進行運載火箭技術成熟度評價時，首先需要研究制定或選擇適用的運載火箭技術成熟度評價準則。

國外在應用技術成熟度時，一般也是在通用的技術成熟度方法的基礎上，制定被評對象的技術成熟度評價準則。例如，美國審計署 （GAO）為碳捕獲技術制定的技術成熟度評價準則，DOE發布了 《化石能源技術成熟度評價指南》等。實踐表明，這些由通用技術成熟度準則演變出來的各專業領域技術成熟度準則適用性更強。

2　運載火箭技術成熟度評價準則、案例及等級條件

2.1　運載火箭技術成熟度評價準則

基于GJB7688，結合運載火箭的技術成熟規律，包括方案階段、初樣、試樣等各研制階段的特點，制定了運載火箭技術成熟度評價準則及案例，包括制定運載火箭設備技術和非設備技術成熟度評價準則，分別見表1和表2。

“設備技術”指以實物形式為技術載體的技術 （如發動機設計與制造技術，整流罩設計與制造技術）；“非設備技術”指以數學模型、算法等非實物形式為技術載體的技術 （如姿態控制技術、彈道設計技術）。

表2　運載火箭非設備技術成熟度評價準則

2.2　運載火箭技術成熟度評價準則案例

在上述設備技術和非設備技術成熟度評價準則的基礎上，分別以兩個典型技術 （氫氧發動機推進技術、迭代制導技術）為例進行案例研究。設備技術以 “氫氧發動機推進技術”為例，非設備技術以 “迭代制導技術”為例，研究技術成熟度各級要求，分別見表3和表4。

2.3　運載火箭技術成熟度評價等級條件

為了提高運載火箭技術成熟度評價方法的可操作性和準確性，結合TRL9評價準則要求，制定與評價準則一一對應的運載火箭技術成熟度評價等級條件，等級條件內容需體現設備類技術和非設備類技術載體從設計、研制、試驗環境以及驗證的功能和性能等方面，作為技術成熟度等級判定條件。

表3　氫氧發動機推進技術成熟度各級要求

表4　迭代制導技術成熟度各級要求　

表5依次列出了運載火箭設備類技術和非設備類技術從設計、研制、試驗以及驗證的所有TRL7條件。在判斷某項技術的成熟度等級過程中，需滿足表5中與之相對應的所有條件 （如設備類需要滿足表5序號1～9和序號14的全部條件），才能判定為此級別。否則，此技術需降低一級重新評價，直到某個級別等級條件全部完成為止。

3　運載火箭技術成熟度評價程序

為了提高運載火箭技術成熟度評價工作的規范性，本文制定了運載火箭技術成熟度評價流程，如圖1所示。運載火箭技術成熟度評價流程主要包括3個階段：評價工作啟動階段、評價實施階段和評價工作總結階段。

3.1　評價工作啟動階段

評價工作啟動階段的主要任務是制定運載火箭技術成熟度評價計劃，成立相關組織。評價組織一般包括4部分：評價方、專家組、被評方和評價支撐組 （可選）?！霸u價方”負責牽頭組織各方制定技術成熟度評價計劃；“評價支撐組”應視情況對被評方及評價專家組開展技術成熟度評價方法的培訓。

表5　運載火箭TRL7的條件

圖1　運載火箭技術成熟度評價流程圖

3.2　評價實施階段

評價實施階段是依據相關信息，開展技術成熟度等級判定的過程，主要包括篩選關鍵技術、確定評價準則和等級條件、開展自評價和專家評價。

首先，被評方開展技術分解，形成技術分解結構表，格式見表6，從技術分解結構表中初步篩選關鍵技術，形成關鍵技術初選清單。評價支撐組上報評價方并組織專家共同對關鍵技術初選清單進行審查，審查要點主要是技術的重要性和新穎性，參考操作見關鍵技術專家審查表，格式見表7。最后，得到該項目的關鍵技術清單報告。

表6　技術分解結構表

然后，被評方根據運載火箭技術成熟度評價準則，將技術實際研發過程按照3個維度：技術狀態、試驗載體和驗證環境，梳理出與各級評價準則相對應的等級條件，格式見表8。

表7　關鍵技術專家審查表

表8　等級條件制定表

在等級條件的基礎上，被評方填寫技術成熟度檢查單，格式見表9。形成各項關鍵技術檢查單，并對照各項關鍵技術當前攻關進展情況，填寫表中相關信息，從而判定此項技術當前技術成熟度等級，完成關鍵技術自評價。其中，證明材料一般包括××產品/樣機設計報告、××產品/樣機研制成果、××試驗報告等。

表9　技術成熟度評價檢查單

最后，評價支撐組對自評價材料的規范性進行審查，形成審查意見，并指導被評方完成符合評審要求的自評價材料。隨后組織召開專家評審會，對各關鍵技術的自評價級別進行審查，形成專家評審意見，最終確定各項關鍵技術成熟度等級。

3.3　評價工作總結階段

評價支撐組協助評價方完成技術成熟度評價報告，將評價結論反饋被評方，無異議后，形成總結報告。

本文在已有的裝備技術成熟度評價方法的基礎上，結合運載火箭研制程序和技術成熟特點，提出了運載火箭技術成熟度評價方法，在一定程度上解決了裝備技術成熟度評價方法的指導性、針對性不夠，操作性不強等問題，為運載火箭開展技術成熟度評價工作提供參考。