基于系统工程的航天器专业化测试模式探索与实践

综合运用航天系统工程理论与方法,系统识别能力提升要素,从系统层面思考和改进航天器综合测试的管理方法、工作程序及工具手段等。结合航天器研制任务特点,在一定资源、时间和成本约束条件下,开展航天器综合测试流程再造、资源优化配置及组织模式创新等一系列专业化测试模式的探索与实践。针对批产航天器,建立流水线组批测试模式;针对复杂新研航天器,建立专业化集群测试模式。通过构建统一的多航天器自动化测试平台,建立测试用例库、测试流程库和测试故障模式库,推进基于测试用例的一键式自动化测试,实现测试任务的精细分解、测试资源的优化配置、测试风险的精细管控。该专业化测试模式既能确保航天器测试任务的质量与安全,又能解决后续日益增长的高峰测试任务需求与有限测试资源之间的突出矛盾,可供其他工程测试任务参考。     

航天器研制一体化可靠性系统设计

分析了当前国内外主流商业可靠性软件工作模块完备性不足、模块"组合化"的特点与航天器全研制周期可靠性工作数字化、信息深度关联融合实际需求的差距,设计了航天器研制一体化可靠性系统。该系统架构为产品设计工作和可靠性工作提供同一工作平台,以统一数据库为基础,深度集成不同厂家的可靠性软件,满足航天器全研制周期的可靠性数字化工作需求;对产品技术状态管理、可靠性大纲与策划、可靠性报告编制等目前需要人工工作的部分进行数字化设计;基于统一数据库,深度融合可靠性建模、故障模式与影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、潜通路分析等多种可靠性软件。在探月三期工程轨道器研制中的应用实践表明:一体化可靠性系统契合航天器研制特点,能够实现全研制周期的可靠性工作数字化,提高了轨道器可靠性工作的全面性、灵活性和方便性,具有很高的工作效率。     

航天器仿真与测试一体化系统

提出了一种航天器仿真与测试一体化系统的方案,此系统具有较好的柔性,包括三个主要的组成部分:前端接口(FE)设备层连接被测系统与一体化系统;仿真环境(SE)部分则能提供航天器各个分系统与空间环境、轨道等要素;测试环境(CE)部分则能自动执行一体化系统的仿真、测试序列,并提供对整个系统运行的管控。文章对这三个部分的实现与相互接口均进行了定义,最后描述了一体化系统适应于不同应用的典型配置,如地面测试系统的评估验证、航天器渐进增量式电测以及故障处理研究等应用。文章提出的一体化系统不但可支持从航天器概念设计、详细设计、AIT等各个阶段的测试工作,也可以用来支持进行航天器故障分析与研究。通过此系统的创建与应用,能够改进航天器研制系统工程,并最终提高航天器的研制效率。     

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。     

空间推进系统在轨有关热控问题分析

文章基于空间推进系统热控的特点,针对长期在轨航天器推进系统热控面临的贮箱膜片热胀冷缩疲劳和机组阀门超温问题进行机理分析,归纳贮箱热控和发动机、推力器高温工况相应的解决措施及难点,结合某型号实际提出解决方案,并对改进后的效果进行分析预示,给出长期在轨航天器热控方案设计建议。     

神舟飞船多模态微波遥感器天线子系统的设计

神舟飞船多模态微波遥感系统的成功研制填补了我国航天微波遥感的空白，也使我国航天器天线技术进入一个新的领域、实现了一次技术跨越。本文从天线的系统工作模式、组成、设计要点、关键技术及验证等方面阐述该天线子系统的技术设计与创新。     

基于准静态载荷的航天器系统级正弦振动试验力限条件

以运载火箭研制方提供的准静态载荷为依据,提出了改进的航天器系统级正弦振动试验力限条件,并结合典型算例与目前采用的传统力限条件进行了对比研究。研究表明:改进的力（矩）限条件及相应的加速度下凹条件剔除了对界面合力（矩）无影响的过载项,物理概念更为清楚,计算方法更为合理;改进后的力限或加速度条件明显低于传统的试验条件,有利于减少航天器系统级试验中的过试验现象。     

载人航天器应急飞行方案库构建方法

载人航天器在轨飞行过程中出现故障、不能按照正常飞行方案继续飞行时,需要快速决策采用预先设计的应急飞行方案,以确保航天员的安全,并尽可能完成既定飞行任务。文章提出了一种基于应急飞行模式识别矩阵的应急飞行方案库构建方法,即以系统级故障模式为线索,建立应急飞行模式识别矩阵,从静态和动态两个维度覆盖载人航天器全部系统功能和整个飞行阶段,对识别出的应急飞行模式设计相应的应急飞行方案,形成应急飞行方案库。该方法成功应用于天舟一号货运飞船应急飞行方案设计,其研究思路和成果也可推广应用于其他航天器的应急飞行方案设计。     

航天器系统工程技术发展思路

系统工程技术水平是航天器系统研制和创新能力的重要体现。对我国航天器系统工程技术发展问题进行了思考。首先对比分析了国内外航天器系统工程技术发展差距,阐述了国内面临的空间任务形势及系统工程技术发展要求;然后,研究构建了以系统工程过程和活动为核心,并包含任务能力支撑要素、发展基础要素和发展保障要素的航天器系统工程技术体系框架;随后,提出了航天器系统工程技术发展目标,并从专业技术发展、经验继承、活动过程研究、工具方法完善、标准规范开发和发展机制健全等方面梳理了航天器系统工程技术建设内容;此外,还探讨了航天器系统工程技术发展的实施途径。     

《航天控制》选题大纲

<正>1总体与系统技术1. 1航天器动力学模型技术1. 2航天器控制系统方案设计1. 3系统集成与一体化设计技术2制导、导航和控制技术2. 1先进的信息与控制理论及应用2. 2全程复合制导技术(星光、卫星导航系统)2. 3精确末制导技术2. 4航天器自主导航和组合导航技术     

基于移动终端和云的航天器在轨监视系统设计

传统的航天器在轨监视体系为集中模式,应急处置时存在时效性低、对在岗值班人员专业要求高等问题.随着在轨航天器数量的急剧增加,亟需引入移动安全技术,支持在可信网络传输环境下移动终端的安全接入和快速响应,实现线上、线下的航天器设计、在轨管理技术力量的有效综合利用.设计了一种基于移动终端和云平台的航天器在轨监视系统,通过原型系...     

挠性航天器的鲁棒多目标姿态控制器设计

航天器挠性附件的振动难以直接测量且对航天器的姿态控制精度产生不利影响。为解决这一问题,提出一种基于观测器的鲁棒多目标姿态控制系统设计方法,借助特征结构配置的参数化方法,给出了含有自由参向量的控制器以及观测器的完整参数化形式。通过对自由参向量的多目标优化选取,使控制系统具有良好的鲁棒性和干扰抑制能力,并避免了控制输出饱和现象的发生。对一个挠性航天器的设计实例表明了方法的有效性。
     

航天器不同舱段一次母线接地设计

随着多舱段航天器的发展和航天器上供配电设备的增多,设备之间的相互干扰问题日益突出。文章对不同舱段的电源接地方式进行分析研究,给出航天器不同舱段的一次母线接地设计方案及实际应用案例,为后续多舱段接地设计提供经验参考。     

航天器热设计中的系统性和鲁棒性

从航天器系统设计最优的角度,讨论了热设计应关注的几个问题:系统最优而非分系统指标最优的热设计原则,合理并充分利用航天器资源的热管理思路,解决航天器研制问题的热设计最小重构手段,适应航天器在轨意外故障的鲁棒性热设计方法。提出了现阶段航天器热设计应适当增加主动热控比例的设计原则;结合卫星应用实例,给出了充分利用电加热这种简单可靠的主动热控手段,来提高热设计鲁棒性,从而提升热设计系统性的方案和流程。     

控制受限的编队航天器鲁棒自适应控制

研究了考虑控制受限的编队航天器鲁棒自适应轨道跟踪控制问题。针对航天器编队飞行系统中控制受限、外部扰动和模型不确定性的情况,利用反步控制方法和指令滤波设计提出了一种鲁棒自适应控制策略。指令滤波器用于补偿控制受限对于控制器的影响,同时设计了自适应律对未知参数进行估计,并且利用Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的渐近稳定性。和滑模控制等传统鲁棒控制不同,所设计的鲁棒自适应控制器是连续的,更便于航天器编队飞行系统的实现。仿真结果表明所设计的控制器既能实现高精度的编队飞行跟踪控制,又能保证控制受限的要求。     

载人航天器初样试验总体规划

载人航天器初样研制阶段的系统级地面试验是为了充分验证系统总体设计的正确性以及技术要求和指标要求的满足情况,以此完善和修正系统总体方案。文章给出载人航天器初样的试验规划、试验方案、试验流程等,为后续载人航天器的研制提供参考。     

月球取样返回器回收半实物仿真系统研究

月球取样返回器回收半实物仿真系统是通过模拟返回器取压孔附近压力环境,将回收程控装置硬件实物接入仿真系统并构成实时仿真回路的半实物仿真平台。文章介绍了月球取样返回器回收半实物仿真系统的研制意义,对系统总体结构和设计方案、网络环境、运行流程和新的设计特点进行概括,在面向对象的基础上建立了分阶段的月球取样返回器降落伞回收系统整个工作过程的动力学模型,利用空投试验测量数据对模型的仿真精度进行验证分析,并对半实物仿真系统的实时性和压力模拟精度进行了分析。结果表明,半实物仿真系统的各项技术参数均达到设计指标,可为中国探月工程三期中月球取样返回器回收分系统的可靠性评估提供重要的技术支持。     

航天器总装过程特种车辆运输问题的研究

文章针对航天器总装过程所涉及的特种车辆转运问题进行研究。通过对特种车辆种类和航天器各平台总装涉及特种车辆数量分析,提出集装箱运输方案并对集装箱进行设计、实施,取得了良好效果,同时指出集装箱化运输也是航天器工装运输的趋势。     

典型装配工艺模块化的应用研究

航天器类产品具有派生型号多、生产批量小等特点,因而存在工艺设计重复工作量大、效率低等问题。研究了基于典型工艺模块化的参数化工艺设计方法。通过合理选择装配单元划分特征,给出了有效的典型装配单元划分及鉴别方案,提出了基于典型工艺应用规划装配流程的方法,并以“天宫一号”热控多层组件制作为实例进行了应用过程分析。在“天宫一号”总装工艺设计过程应用的实际效果证明该方法切实可行,能够提高工艺设计效率。