航天器总装可靠性研究

文章针对航天器总装过程的特点,提出了航天器总装的可靠性评估理论.首先,提出了航天器总装可靠性的概念,然后对航天器的总装过程进行了建模分析,阐述了航天器总装的可靠度分配原理以及总装FMEA评估方法,从而初步建立了一套适应航天器总装的可靠性理论,以此有效的控制航天器的总装质量,查找出总装过程中的潜在故障失效模式,从而达到提高航天器总装质量和效率的目的.     

一种导航卫星的系统效能建模与分析方法

针对导航卫星的轨道机动调控、星地联动运行、可靠性要求高等特点以及整体性能评估问题,提出一种综合考虑各类中断、随机型与耗损型故障、性能等多种因素的系统效能建模与分析方法。该方法采用马尔科夫链构建导航卫星可用性模型;考虑威布尔分布和正态分布构建导航卫星可靠性模型;采用应力—强度算法将性能进行归一化处理;综合可用性、可靠性和性能归一化值开展系统效能建模与分析,使导航卫星系统效能研究由单因素(性能)拓展为多因素(可用性、可靠性和性能)。中轨道(MEO)导航卫星仿真算例表明,该建模与分析方法可为导航卫星设计优化决策提供量化依据,并可拓展应用于通信、气象、遥感等系列卫星,为其研制建设提供重要专业技术支持。     

高分三号卫星自主健康管理系统设计与实现

在分析遥感卫星自主健康管理需求和目标的基础上,对自主健康管理进行分级,提出高分三号(GF-3)卫星自主健康管理系统架构,设计可重配置的遥测在轨实时监测与量化管理系统,实现了标准化遥测监视表设计、可量化故障事件包设计、可量化统计事件包设计、故障和统计事件包自主生成条件、曲线比对功能等共性关键技术。GF-3卫星在轨运行结果表明:卫星能够在非地面干预的情况下自主对整星健康状态进行实时监测,并在故障发生时实施自主诊断、隔离和恢复,最大限度地保证卫星安全,有效提高卫星在轨自主运行的可靠性。     

卫星导航系统星座可用性分析

星座可用性指标是在用户层面上反映星座工作状态的重要指标.随着卫星在轨运行时间的增加,卫星的可靠性会不断降低,星座可用性也会随之下降.在考虑卫星故障概率的条件下,本文提出综合运用贝叶斯网和马尔科夫链进行星座可用性分析的方法,剖析了导航星座中卫星故障与导航应用服务中断之间的相互关系,简化了星座可用性的建模过程.结合中断分析数据,量化评估了星座可用性,并利用灵敏度分析找出星座薄弱环节.该方法可为导航星座设计方案优化权衡提供量化依据.     

应用层次分析法的航天器健康评估方法

采用层次分析法,实现各故障模式对航天器系统、分系统、单机设备影响权重的量化和分析,并提出航天器健康评估体系分级构建思想;结合航天器遥测数据特性对故障预测技术和健康评估方法进行了研究,设计了新陈代谢GM(1,1)等动态预测模型,给出了故障模式预测仿真结果。研究结果可为航天器在轨任务规划、故障处理维护等提供借鉴。     

卫星总装过程静电防护研究

静电防护是卫星总装过程中质量控制和安全保障的一个重要方面.为了提高航天器总装过程的静电控制水平,文章以某型号卫星为例,针对卫星总装实施特点,对卫星的总装过程进行了静电防护的相关试验和分析研究.首先使用FMEA分析表格,提出静电防护的关键项目,再利用静电检测手段,对这些关键项目进行静电测试.根据测试结果数据分析,查找出卫星总装过程中静电防护的薄弱环节,并针对性地提出相应的静电控制措施.这些研究成果为航天器总装静电控制的具体实施提供了技术支持,是对航天器总装过程静电防护深入研究的有益探索.     

继往开来,开拓创新,努力打造国际一流的航天器AIT中心

自“东方红一号”卫星发射45年来,作为我国各类航天器系统级总装与专业测试、环境试验与可靠性研究代表性单位的北京卫星环境工程研究所取得了快速发展。文章综述了该所的航天器总装技术和环境试验能力,重点介绍航天器总装技术与工艺、总装专业测试技术、真空热环境试验技术、空间光学及光学特殊试验技术、动力学环境试验技术以及磁环境试验技术近十年的发展概况,展望了未来的发展愿景。作为中国最早开展航天器环境试验技术研究的单位之一,北京卫星环境工程研究所正努力发展、提升各项专业技术,以打造国际一流的航天器总装集成与专业测试中心。     

基于故障物理的航空电子设备高可靠性评估

传统的基于事后统计的可靠性评估手段已不能满足高可靠性航空电子设备的设计需求。文章提出在产品的设计阶段应用一种基于故障物理的可靠性评估方法,以某型大气数据计算机为研究案例,将环境载荷模拟施加于产品数字模型上,提取应力信息,进行潜在故障机理分析和相应的故障物理模型确认,以及累积损伤分析,最后得到产品的故障前时间以及故障率和可靠度函数。结果表明,该方法与实际可靠性试验结果有较好的近似度。     

数字化仿真技术在高分三号卫星总装工艺优化中的应用

针对高分三号(GF-3)卫星合成孔径雷达(SAR)分系统复杂度高、舱内填充密度大、总装实施难度大等特点,文章采用数字化仿真技术,首先建立包含人员、工装、仪器等装配要素的仿真环境,以操作空间、装配过程可见等为评价指标,开展面向卫星质量管控的总装工艺方案可行性分析。从干涉性、可见性、舒适性等方面识别工艺方案中的潜在风险,并给出最优操作实施路径或风险预防护措施,进而对总装工艺方案进行优化。最后,以SAR天线平面近场展开测试和电子分系统总装为应用工况进行了验证。     

卫星在轨主要故障模式、原因分析及措施建议

分析国内外近10多年来的卫星在轨故障情况,总结6类灾难性及严重在轨故障模式;提炼出星上典型设备/部件的主要在轨故障模式。在此基础上,从新技术及新状态的地面验证充分性、复杂工艺的稳定性、元器件及电装质量、空间环境影响、软件设计、地面操作等方面分析在轨故障的主要原因,并给出措施建议,旨在为卫星系统可靠性设计、主要设备/部件的薄弱环节识别及可靠性设计提供参考。     

失效卫星再利用系统方案设想

为了实现在轨资源再利用,文章分析了失效卫星再利用的可能性,根据卫星不同的失效模式,包括入轨失败、部件失效、寿命末期,得出系统的4类轨道操作任务。论述系统的五大组成部分,并分析了各个系统间的关系;比较了货运飞船和搭载两种上行方案各自的优缺点;结合系统特点,在分析系统任务功能的基础上提炼出了6项相关关键技术。从系统角度提出了有利于失效卫星再利用系统可尽早实现的3条途径。     

国外空间大型网状天线在轨展开故障与对策

空间大型网状天线在轨可靠展开是确保航天任务取得成功的关键。对国外自1974—2011年间发射的部分科学、商业和军用航天器携带的大型网状天线在轨展开故障情况进行了统计,介绍了各天线展开故障的机理,并对天线展开故障应急处理方法和设计改进措施进行了总结。根据空间大型天线展开的特点,提出了加强天线抗冲击能力、充分开展天线机构实验验证和展开故障应急处理预案研究等建议。     

东方红三号系列卫星在轨故障统计分析

迄今为止，东方红三号系列卫星累计运行时间已近30年，积累了相当可观的故障数据。文章在统计5颗卫星在轨故障信息的基础上，分析了该型卫星在轨故障随工作时间的总体变化规律，不同后果的故障和不同分系统的故障随工作时间的变化规律，以及卫星的可靠性增长。结论认为，该型早期卫星故障符合典型的浴盆曲线模型，早期故障较多，后期故障频繁；该型后期卫星同样存在早期失效，但特征不明显，除去空间干扰因素，卫星运行期间故障趋势相对平缓，卫星可靠性明显提高。     

固体推进剂多失效模式相关的贮存可靠性评估

对丁羧(CTPB)推进剂的自然贮存数据进行分析,采用多失效模式相关的可靠性模型,根据推进剂的抗拉强度变化、燃速变化和密度变化导致推进剂失效以及这3种失效模式之间的相关性,对推进剂的贮存可靠性进行了评估,得到了丁羧推进剂可靠寿命约为10 a的结论。结果表明,考虑失效模式之间的相关性时,丁羧推进剂的贮存可靠度大于假设失效模式相互独立按串联模型计算的贮存可靠度,小于单一失效模式贮存可靠度的最小值,结果更加合理可信。     

固体火箭发动机可靠性评定技术

分析了固体火箭发动机可靠性评定的主要方法，并简要分析了固体火箭发动机可靠性评定中的某些关键技术及其发展动向，如失效模式和故障判据的选用，复杂承载条件下的应用计算，可靠性模型的建立以及先进算法在可靠性评定中的应用等。     

Space solar array reliability: A study and recommendations

Providing reliable power over the anticipated mission life is critical to all satellites; therefore solar arrays are one of the most vital links to satellite mission success. Furthermore, solar arrays are exposed to the harshest environment of virtually any satellite component. In the past 10 years 117 satellite solar array anomalies have been recorded with 12 resulting in total satellite failure. Through an in-depth analysis of satellite anomalies listed in the Airclaim's Ascend SpaceTrak database, it is clear that solar array reliability is a serious, industry-wide issue. Solar array reliability directly affects the cost of future satellites through increased insurance premiums and a lack of confidence by investors. Recommendations for improving reliability through careful ground testing, standardization of testing procedures such as the emerging AIAA standards, and data sharing across the industry will be discussed. The benefits of creating a certified module and array testing facility that would certify in-space reliability will also be briefly examined. Solar array reliability is an issue that must be addressed to both reduce costs and ensure continued viability of the commercial and government assets on orbit.     

Space solar array reliability: A study and recommendations

Providing reliable power over the anticipated mission life is critical to all satellites; therefore solar arrays are one of the most vital links to satellite mission success. Furthermore, solar arrays are exposed to the harshest environment of virtually any satellite component. In the past 10 years 117 satellite solar array anomalies have been recorded with 12 resulting in total satellite failure. Through an in-depth analysis of satellite anomalies listed in the Airclaim's Ascend SpaceTrak database, it is clear that solar array reliability is a serious, industry-wide issue. Solar array reliability directly affects the cost of future satellites through increased insurance premiums and a lack of confidence by investors. Recommendations for improving reliability through careful ground testing, standardization of testing procedures such as the emerging AIAA standards, and data sharing across the industry will be discussed. The benefits of creating a certified module and array testing facility that would certify in-space reliability will also be briefly examined. Solar array reliability is an issue that must be addressed to both reduce costs and ensure continued viability of the commercial and government assets on orbit.     

航天器新型高密度排插型DC10电缆安装技术

以互联网卫星上首次使用的新型高密度排插型电缆组件为研究对象,介绍了集成式排插型电连接器的制造技术要求和工作原理,从电连接器结构分析出发,研究影响该类型电缆的安装因素。首次提出了新型高密度排插型电缆的安装方法,阐述了该类型电缆的弯曲半径要求、绑扎要求、紧固力矩值要求和使用专用工装的拆卸方法。经过分系统的实际在轨性能测试验证,该安装技术可以显著降低新型高密度排插型电缆组件在大通量、高饱和度信号传输状态下性能下降的现象,成功解决了该类型电缆在卫星狭小空间下的安装与拆卸难题,提高了该类型电缆在卫星狭小空间内的安装精度和分系统的在轨可靠性,为该新型高密度排插型电缆组件的安装在后续卫星批量应用提供了技术指导和工艺基础。     

某空间光学遥感器的振动抑制及装星应力卸载技术应用

文章从某空间光学遥感器对振动抑制与装星应力卸载的需求出发,针对性地设计了一种阻尼隔振器。通过理论分析及实际应用研究证明:该隔振器不仅能够对遥感器在发射主动段的振动响应进行一定抑制,而且兼顾了遥感器在与卫星装配时装配应力的有效卸载,减少了对光学系统的影响,提高了该遥感器对天、地观测任务的可靠性。