基于协同设计中心的航天器系统工程实践

剖析了航天器系统工程的原理及组成要素,分析了基于协同设计中心开展航天器协同研制的团队、环境、模型及流程等核心要素,通过研究航天器系统工程和协同设计中心诸要素,实践了基于航天器系统工程原理的协同设计中心的应用,分析了基于协同设计中心建立集成产品开发团队(IPT)、制定研制流程、统一数据源等方式开展航天器协同研制,并收到了良好的应用效果,同时,在应用中发现如基于IPT的协同设计认识淡薄、软硬件协同性差等问题,提出了加强设计人员通过IPT方式开展协同设计的认识、改进协同研制的软硬件环境、持续提升基于统一数据源的协同设计能力、合理应用和梳理优化流程等改进建议。     

航天器信息流数字化协同设计方法

目前航天器设计需求越来越复杂,参与设计方接口越来越多,导致传统的依靠独立串行、手工撰写方式完成的航天器信息流设计方法无法满足现代航天器设计要求。为此,文章提出基于网络的信息流数字化协同设计系统架构。通过在多个领域航天器建造过程中的推广应用表明:该方法能够有效提升航天器研制效率,在保证质量的同时减少研制成本,其实现方法和经验可为同类复杂、现代化工业制造系统的跨网络协同设计提供参考。     

航天器洁净厂房环境监测规范化应用

航天器在地面工作和存储的环境洁净度要求高,国家标准和国家军用标准对航天器环境洁净度作了明确要求,并要求使用满足GB/T 25915—2021 《洁净室及相关受控环境》规定的洁净度监测仪器进行检测。文章对标准的相关内容、航天器洁净厂房洁净度监测过程中选用的激光尘埃粒子计数器及其优缺点作了介绍,探讨航天器洁净厂房洁净度监测的运行管理方法以及洁净度超标之后的处理措施。     

货运飞船敏感器设备安装精度保证设计

位姿测量敏感器的安装精度直接影响航天器密封舱在轨姿态测量和交会对接控制精度。文章针对敏感器位姿在轨无法标定和载人航天器精度保证设计制约因素多的问题,对货运飞船精度保证设计中需要考虑的停放工装和重力影响、货物空满载、舱压和发射段振动等各种要素进行研究,提出一种融合多要素的载人航天器设备精度保证设计方法,确立基于单因素精度变化量的目标函数,实现精测结果评价量化,保证位姿测量敏感器精度满足在轨测量和控制要求。该方法已成功应用于“天舟”系列货运飞船,未来可应用于其他载人航天器研制中。     

在轨服务航天器模块接口标准化设计准则研究

随着越来越多的国家对航天器在轨服务技术的探索和研究,航天器模块接口标准化设计已经成为下一代新型航天器的特点和发展趋势.在对航天器模块接口标准化设计建模的基础上,对模块接口的标准化设计准则进行了深入分析,并以该设计准则作为QFD(质量功能展开)模型中的顾客需求,建立了以航天器对接接口为例的第一级质量屋,说明了该设计准则模型的合理性和在接口标准化设计中应用QFD进一步优化的可行性.     

航天器火工引爆链路系统设计验证方法研究实践

火工链路设计是航天器安全设计的重要一环,其设计是否合理、验证是否充分,直接影响飞行任务的成败。为确保航天器火工装置在轨可靠工作,需要开展火工引爆链路设计验证工作。文章首先介绍了传统的火工引爆链路设计方法存在效率低、易出错的特点,然后从航天器系统角度提出了一体化火工引爆链路设计验证方案,使用基于目标导向的设计要素识别方法确保要素全面无遗漏。接着从数据融合角度建立火工引爆链路数字化仿真模型,实现数据源自动导入、仿真过程自动运行、仿真报告自动生成;最后对同一火工装置同一测试状态下的历次数据进行比对分析,确保及时发现问题。该方案可有效提高火工链路设计验证的效率和效果,为航天器火工引爆链路设计验证提供参考。     

面向空间目标相对轨道确定的编队优化方法

针对提高空间目标相对轨道确定精度的问题，研究了在主航天器轨道运动受限时，通过设计和优化辅航天器相对轨道要素的航天器编队优化方法。首先，介绍了基于扩展卡尔曼滤波的双视线测量相对轨道确定方法；之后，通过研究双视线测量下的空间目标定位误差变化规律，得到了减小定位误差的角度条件；然后，通过分析该角度条件和辅航天器相对轨道要素的关系，设计并采用遗传算法优化了辅航天器相对轨道；最后，数学仿真结果表明，设计的编队可保证目标相对位置估计误差收敛，优化后的编队可使目标相对位置估计误差减小至0.3 km且不超过1.2 km。     

航天器多学科设计优化研究综述

多学科设计优化方法是实现航天器"快、好、省"设计的有效手段.介绍了MDO方法的内涵及航天器多学科设计优化问题的系统表述;总结了航天器多学科设计优化研究在MDO系统建模、集成设计框架开发和MDO应用三方面的国内外进展情况,阐述了航天器多学科设计优化研究存在的困难,并指出多场耦合、分解协调策略以及MDO方法与设计流程的融合等问题是航天器多学科设计优化面临的主要难点;最后,讨论了航天器多学科设计优化理论研究与应用的发展趋势.     

航天器总装过程风险分析和工艺安全性设计

文章分析了航天器总装过程中的危险因素以及各总装作业单元的危险程度及危害性,阐述了总装工艺安全性设计的方法和意义,建议构建安全控制要素基础数据库,进行工艺安全分析和安全技术评价,以期为航天器总装的安全性设计提供参考。     

航天器综合测试技术发展与展望

航天器综合测试技术将面临从传统的基于"实物航天器"的测试技术到基于"实物航天器+数字航天器"的测试技术的转变。文章从航天器综合测试自动化、智能化、数字化需求出发,以测试技术发展为主线,以测试基本原理方法为重点,从航天器综合测试技术体系架构、测试设计与实施要点、测试技术发展等方面,全面介绍了航天器综合测试技术基本内容与发展趋势。     

飞机测高天线的设计

文章研究了微带天线的设计,论述了其结构及应用,介绍了设计流程和要求,并利用HFSS设计了一个用于飞机测高的天线,中心频率在444MHz。仿真结果表明,所设计的微带天线有较好的辐射特性,满足设计要求。     

高精度喷嘴环斜锥孔加工专用铰刀的研究与应用

通过对某型号发动机喷嘴环斜锥孔加工铰刀的工艺研究与试验,确定了该刀具的基体材料、涂层材料(TiN)、涂层工艺(PVD)及设计参数,实现了该零件的批次性加工的实际状态与设计要求相一致的目标。进一步探寻了不锈钢斜锥孔高精度加工的特殊规律。     

机载固态数据存储器地面测试接口设计方法的研究

描述了机载固态数据存储器与地面测试计算机通信接口的硬件设计和相应的软件设计，根据不同的应用要求，采用不同的设计方法，其中包括近距离直接ＲＳ２３２串行通信、长距离电流驱动ＲＳ２３２串口通信和ＲＳ４８５异步通信。介绍了采用ＭＡＸＩＭ公司的ＭＡＸ２３２和ＭＡＸ４８５实现各种通信接口的设计方法。     

真空热试验热电偶测温参考点分析改进

热电偶测温系统是真空热试验中最常用的温度测量系统,温度参考点是热电偶测温系统的重要组成部分。文章分析了热电偶温度参考点的各项技术要求,为参考点结构设计、热设计、电装工艺等提供了依据;同时结合温度参考点的现状,为简化操作,降低使用风险,提出了一种优化改进结构方案,并进行了热分析计算以及试验验证,结果表明该方案完全满足参考点各项技术要求。     

振动试验夹具共振频率设计要求研究

为了使振动试验夹具的频率设计要求更加符合工程实际,文章对传统设计要求进行了总结,根据随机振动理论研究了传统设计要求与试验实际情况的差异。研究表明传统设计要满足一阶固有频率最大化的要求,而该要求存在不足：一是建立试验系统动力学模型时未考虑试件的质量及刚度,二是未考虑夹具与振动台连接的边界条件,三是未考虑载荷激励方向与模态关系。针对这些不足,文章提出了夹具共振频率最大化设计要求。分别采用传统的一阶固有频率最大化设计要求和共振频率最大化设计要求对某导弹夹具进行了设计,对比研究结果表明采用共振频率最大化设计要求所设计的夹具共振频率更高、质量更小。     

单顶点多折痕折纸形式启发的空间折展机构

针对一些特定功能小卫星需要可展式的功能结构，如可展天线、可展太阳能电池阵列，提出一种单顶点多折痕折纸形式启发的空间折展机构。展示了用于设计该机构的机构构型，研究发现此种构型不仅可将平面结构进行折展，也能将可包络回转曲面的锥形结构进行折展。进而提出了用于机构设计的几何模型及为快速判断机构的几何尺寸是否满足设计要求的近似几何模型。通过算例及仿真校验，发现近似几何模型可以进行快速判断。同时该机构具有较高折叠效率，适用于尺寸约束严格的小卫星。     

遗传算法在载人飞船返回轨道一体化设计中的应用

载人飞船返回再入轨道设计的主要任务是确定出标准返回轨道和再入制导规律。遗传算法具有全局寻优的特点，适合于工程设计的要求。文章探讨采用遗传算法实现飞船返回轨道的一体化设计，并给出飞船返回轨道设计步骤。     

The extravehicular mobility unit: A review of environment,requirements, and design changes in the US spacesuit

Requirements are rarely static, and are ever more likely to evolve as the development time of a system stretches out and its service life increases. In this paper, we discuss the evolution of requirements for the US spacesuit, the extravehicular mobility unit (EMU), as a case study to highlight the need for flexibility in system design. We explore one fundamental environmental change, using the Space Shuttle EMU aboard the International Space Station, and the resulting EMU requirement and design changes. The EMU, like other complex systems, faces considerable uncertainty during its service life. Changes in the technical, political, or economic environment cause changes in requirements, which in turn necessitate design modifications or upgrades. We make the case that flexibility is a key attribute that needs to be embedded in the design of long-lived, complex systems to enable them to efficiently meet the inevitability of changing requirements after they have been fielded.     

The extravehicular mobility unit: A review of environment, requirements, and design changes in the US spacesuit

Requirements are rarely static, and are ever more likely to evolve as the development time of a system stretches out and its service life increases. In this paper, we discuss the evolution of requirements for the US spacesuit, the extravehicular mobility unit (EMU), as a case study to highlight the need for flexibility in system design. We explore one fundamental environmental change, using the Space Shuttle EMU aboard the International Space Station, and the resulting EMU requirement and design changes. The EMU, like other complex systems, faces considerable uncertainty during its service life. Changes in the technical, political, or economic environment cause changes in requirements, which in turn necessitate design modifications or upgrades. We make the case that flexibility is a key attribute that needs to be embedded in the design of long-lived, complex systems to enable them to efficiently meet the inevitability of changing requirements after they have been fielded.     

技术状态管理——对基线更改的控制

技术状态管理的依据是技术状态基线。基线代表在关键里程碑节点上经过批准的要求和设计状态,通过一组基线文件描述。技术状态控制是对基线演化和更改的控制。技术状态管理使得系统研制能够循序渐进,保证设计对要求的可跟踪性,更改受控,以及产品与相关文件的一致性。3种最常用的基线是功能基线、分配基线和产品基线。功能基线描述系统级要求,分配基线描述系统子项的设计要求,产品基线描述产品的物理细节。