运载火箭技术成熟度评价方法研究※

章威　马宽　党丽芳

（中国航天系统科学与工程研究院，北京，100048）

技术成熟度（Technology Readiness Level，TRL）是国际上广泛使用的一种量化评价方法，主要用于评价重大科技攻关和工程预研项目进行的情况。它将一项技术从认知基本原理到成功应用的成熟过程，划分为4个阶段共9个级别：原理和技术概念验证阶段 （TRL1～3）、技术攻关和演示验证阶段 （TRL4～6）、产品开发和验证阶段（TRL7～8）以及产品应用阶段 （TRL9）[1]。技术成熟度评价能够为管理部门掌握技术攻关进展、识别技术短板、避免不够成熟的技术提前转入下一个研制阶段等提供技术管理工具。

美国航空航天局 （NASA）在20世纪70年代中期提出技术成熟度方法原型，到90年代后经过适应性改进后基本成熟，满足推广应用条件。然后逐步被美国国防部（DoD）、能源部（DOE）、审计署（GAO）、国土安全部 （DHS）和欧空局 （ESA）以及英国、法国和日本等许多国家或组织研究使用[2]。2013年，国际标准化组织发布了ISO16290-2013《Spacesystems-DefinitionoftheTechnologyReadinessLevels（TRLs） and their criteria of assessment》（空间系统技术成熟度定义及评价）。目前，技术成熟度已被国际上诸多国家或组织机构作为技术管理的重要 “抓手”，用于项目立项、过程检查和项目验收等。

此方法在我国也已得到了推广应用，原总装备部于2012年发布实施了《装备预先研究技术成熟度评价暂行办法》，在装备预研管理中推广使用，颁布了2个技术成熟度国家军用标准：GJB7688-2012《装备技术成熟度等级划分及定义》和GJB7689-2012《装备技术成熟度评价程序》，以及相关配套的子标准。此外，国防科工局要求申报单位在项目指南编制、项目立项论证和项目验收时需开展技术成熟度评价[3]。

目前，我国军用标准中提出的装备技术成熟度评价方法是面向各类装备技术的顶层和通用标准，具有很强的概括性和原则性。但是这些标准在指导具体装备开展技术成熟度评价方面，针对性和结合性不够，给开展技术成熟度评价带来一定的局限性。为了解决上述问题，本文在装备技术成熟度评价方法的基础上，结合我国运载火箭研制流程和技术成熟度规律，制定了运载火箭技术成熟度评价方法，主要包括设备技术和非设备技术的技术成熟度评价方法，给出两种典型技术的案例以及关键技术的评价程序，指导运载火箭开展技术成熟度评价工作。

1　运载火箭技术成熟度研究背景

1.1　装备技术成熟度评价方法简介

装备技术成熟度评价方法是基于国外通用的技术成熟度评价方法而提出，是我国国防装备技术成熟度顶层标准，用于指导我军在装备研制过程中开展技术成熟度评价。其技术成熟度1级～9级的定义分别是，TRL1：提出基本原理并正式报告；TRL2：提出概念和应用设想；TRL3：完成概念和应用设想的可行性验证；TRL4：以原理样品或部件为载体完成实验室环境验证；TRL5：以模型样品或部件为载体完成相关环境验证；TRL6：以系统或分系统原型为载体完成相关环境验证；TRL7：以系统原型为载体完成典型使用环境验证；TRL8：以实际系统为载体完成使用环境验证；TRL9：实际系统成功完成使用任务[4]。

1.2　装备技术成熟度方法用于运载火箭的局限性分析

装备技术成熟度评价方法是国防装备技术成熟度顶层标准、通用标准，是对不同武器装备各级特点的概述，具有一定的原则性和通用性。在应用实践中，其作用和价值逐步得到认可，但也遇到了一些需要深化研究的问题。例如，装备技术成熟度等级定义是对各级特点的描述，原则性强，但指导性不够，造成不同装备技术成熟度评价人员在理解各级要求时存在偏差。

由于装备技术成熟度评价方法与运载火箭的研制结合不够紧密，造成在运载火箭技术成熟度评价时该方法的指导性不够，其各级的要求、内涵不易于被运载火箭相关领域的技术人员和科研管理者理解并掌握。因此，在进行运载火箭技术成熟度评价时，首先需要研究制定或选择适用的运载火箭技术成熟度评价准则。

国外在应用技术成熟度时，一般也是在通用的技术成熟度方法的基础上，制定被评对象的技术成熟度评价准则。例如，美国审计署 （GAO）为碳捕获技术制定的技术成熟度评价准则，DOE发布了 《化石能源技术成熟度评价指南》等。实践表明，这些由通用技术成熟度准则演变出来的各专业领域技术成熟度准则适用性更强。

2　运载火箭技术成熟度评价准则、案例及等级条件

2.1　运载火箭技术成熟度评价准则

基于GJB7688，结合运载火箭的技术成熟规律，包括方案阶段、初样、试样等各研制阶段的特点，制定了运载火箭技术成熟度评价准则及案例，包括制定运载火箭设备技术和非设备技术成熟度评价准则，分别见表1和表2。

“设备技术”指以实物形式为技术载体的技术 （如发动机设计与制造技术，整流罩设计与制造技术）；“非设备技术”指以数学模型、算法等非实物形式为技术载体的技术 （如姿态控制技术、弹道设计技术）。

表2　运载火箭非设备技术成熟度评价准则

2.2　运载火箭技术成熟度评价准则案例

在上述设备技术和非设备技术成熟度评价准则的基础上，分别以两个典型技术 （氢氧发动机推进技术、迭代制导技术）为例进行案例研究。设备技术以 “氢氧发动机推进技术”为例，非设备技术以 “迭代制导技术”为例，研究技术成熟度各级要求，分别见表3和表4。

2.3　运载火箭技术成熟度评价等级条件

为了提高运载火箭技术成熟度评价方法的可操作性和准确性，结合TRL9评价准则要求，制定与评价准则一一对应的运载火箭技术成熟度评价等级条件，等级条件内容需体现设备类技术和非设备类技术载体从设计、研制、试验环境以及验证的功能和性能等方面，作为技术成熟度等级判定条件。

表3　氢氧发动机推进技术成熟度各级要求

表4　迭代制导技术成熟度各级要求　

表5依次列出了运载火箭设备类技术和非设备类技术从设计、研制、试验以及验证的所有TRL7条件。在判断某项技术的成熟度等级过程中，需满足表5中与之相对应的所有条件 （如设备类需要满足表5序号1～9和序号14的全部条件），才能判定为此级别。否则，此技术需降低一级重新评价，直到某个级别等级条件全部完成为止。

3　运载火箭技术成熟度评价程序

为了提高运载火箭技术成熟度评价工作的规范性，本文制定了运载火箭技术成熟度评价流程，如图1所示。运载火箭技术成熟度评价流程主要包括3个阶段：评价工作启动阶段、评价实施阶段和评价工作总结阶段。

3.1　评价工作启动阶段

评价工作启动阶段的主要任务是制定运载火箭技术成熟度评价计划，成立相关组织。评价组织一般包括4部分：评价方、专家组、被评方和评价支撑组 （可选）。“评价方”负责牵头组织各方制定技术成熟度评价计划；“评价支撑组”应视情况对被评方及评价专家组开展技术成熟度评价方法的培训。

表5　运载火箭TRL7的条件

图1　运载火箭技术成熟度评价流程图

3.2　评价实施阶段

评价实施阶段是依据相关信息，开展技术成熟度等级判定的过程，主要包括筛选关键技术、确定评价准则和等级条件、开展自评价和专家评价。

首先，被评方开展技术分解，形成技术分解结构表，格式见表6，从技术分解结构表中初步筛选关键技术，形成关键技术初选清单。评价支撑组上报评价方并组织专家共同对关键技术初选清单进行审查，审查要点主要是技术的重要性和新颖性，参考操作见关键技术专家审查表，格式见表7。最后，得到该项目的关键技术清单报告。

表6　技术分解结构表

然后，被评方根据运载火箭技术成熟度评价准则，将技术实际研发过程按照3个维度：技术状态、试验载体和验证环境，梳理出与各级评价准则相对应的等级条件，格式见表8。

表7　关键技术专家审查表

表8　等级条件制定表

在等级条件的基础上，被评方填写技术成熟度检查单，格式见表9。形成各项关键技术检查单，并对照各项关键技术当前攻关进展情况，填写表中相关信息，从而判定此项技术当前技术成熟度等级，完成关键技术自评价。其中，证明材料一般包括××产品/样机设计报告、××产品/样机研制成果、××试验报告等。

表9　技术成熟度评价检查单

最后，评价支撑组对自评价材料的规范性进行审查，形成审查意见，并指导被评方完成符合评审要求的自评价材料。随后组织召开专家评审会，对各关键技术的自评价级别进行审查，形成专家评审意见，最终确定各项关键技术成熟度等级。

3.3　评价工作总结阶段

评价支撑组协助评价方完成技术成熟度评价报告，将评价结论反馈被评方，无异议后，形成总结报告。

本文在已有的装备技术成熟度评价方法的基础上，结合运载火箭研制程序和技术成熟特点，提出了运载火箭技术成熟度评价方法，在一定程度上解决了装备技术成熟度评价方法的指导性、针对性不够，操作性不强等问题，为运载火箭开展技术成熟度评价工作提供参考。