低轨遥感卫星长寿命研究进展

1.前言自1999年10月14日发射第一颗传输型遥感卫星资源一号至今,我国已发射多颗低轨遥感卫星,形成了资源(含测绘)、海洋、环境减灾等多个系列的卫星和卫星星座,并得到广泛应用。但与国外先进同类卫星相比,国内低轨遥感卫星在寿命和可靠性方面存在明显的差距和不足。为进一步提升遥感卫星研制水平和遥感卫星使用效     

卫星转动机构加速寿命试验技术探讨

总结了国内外加速寿命试验理论研究及在航天领域应用概况,分析了卫星转动机构的可靠性现状,并提出了卫星转动机构开展加速寿命试验的思路。     

卫星长寿命高性能动调陀螺仪研制

在分析有关影响因素的基础上，研制了用于某卫星的长寿命高性能动力调谐陀螺。研究了轴承、力矩器和驱动系统动平衡结构，以及装调工艺，同时介绍了双轴连轴承 储油环系统的设计和试验情况。试验结果表明，所设计的长寿命陀螺的性能较好，寿命试验稳定性高。     

我国卫星长寿命技术发展需求及组织与管理探讨

为推动我国卫星长寿命技术的系统发展,全面提升业务服务型卫星寿命水平,在调研当前国内外在轨卫星的寿命水平、发展趋势的基础上,对比分析了我国不同卫星平台长寿命的差距和发展方向,提出了我国卫星长寿命需求和分阶段的长寿命发展目标,以及应把卫星长寿命技术工作作为一项系统工程,在实践中关注重点型号,按轻重缓急程度优先解决共性技术与关键产品等方面的初步发展思路和发展规划组织与管理的建议。     

星载大功率GaN固态功放寿命评估方法

近年来大功率氮化镓（GaN）固态功放开始逐步星载应用,但产品可靠性仍未得到充分验证。文章提出利用加速寿命试验（ALT）和在轨工作情况相结合的方法进行大功率GaN固态功放寿命评估。首先利用故障模式、机理及影响分析（FMMEA）确定固态功放的薄弱环节和主要失效机理;然后基于阿仑尼乌斯（Arrhenius）模型研究加速寿命试验激活能和加速应力的取值方法,对产品进行75 ℃、10 000 h的加速寿命试验;最后综合加速寿命试验结果和在轨工作情况对GaN固态功放进行寿命评估。评估结果显示：该产品45 ℃条件下在轨工作时,平均无故障时间（MTTF）为1.26×106 h,失效率为7.93×10-7,15年工作可靠度为0.901。     

加速老化试验方法评估典型橡胶密封材料贮存寿命的准确性研究

根据密封结构产品延寿工程需求,基于8106 乙丙橡胶等6 种典型运载火箭密封橡胶材料的加速老化试验数据,外推计算其在贮存温度下性能退化至设定值所需的老化时间,并与实际自然老化数据相比较来评价加速老化试验评估橡胶密封材料贮存寿命的准确性。结果表明,加速老化方法可准确用于橡胶密封材料的寿命评估工作。     

卫星寿命指标分配方法研究

针对卫星寿命要求如何分解的问题,提出了一种卫星寿命指标分配的方法,在确定卫星耗损寿命要求的基础上,通过开展寿命建模,开发了一种基于蒙特卡罗仿真迭代的寿命指标分配算法,实现了卫星寿命指标的量化分解。该方法可在当前卫星寿命设计工作中推广应用。最后,文章对卫星长寿命设计工作提出了相关建议。     

长服役期橡胶密封性能分析与寿命评估

鉴于在橡胶密封性能分析过程中鲜有考虑长期老化效应影响,文章首先基于时温等效理论,构建考虑热氧老化效应的橡胶密封性能分析理论模型,并采用该模型研究不同压缩率和性能变化指标对橡胶接触性能的影响规律。然后,建立橡胶密封计算的平均接触压力与试验测试的橡胶密封泄漏率间的函数关系,并将采用这一关系预测的橡胶密封的泄漏率与试验测试结果进行对比。最后,拟合橡胶密封泄漏率与老化时间之间的函数关系,经外推,实现对O形橡胶密封寿命的精确预测。     

加速寿命试验设计与评估软件ALT511及其应用（一）

为满足适合工程应用的加速寿命试验设计和评估需要,北京卫星环境工程研究所自研了加速寿命试验设计与评估软件ALT511。该软件由4个基本模块组成,其中“单应力一个应力水平”模块包括输入、加速因子计算、退化建模和可靠度评估4个选项卡。基于阿伦尼斯、逆幂律、广义艾琳、Norris-Landzberg以及线性5种加速模型和加速因子计算式,给出试验时间放大倍数和加速寿命试验时长的计算方法,对未失效试验件给出退化建模和伪寿命计算方法,阐述了换算成正常应力下的试验结果分布拟合方法、可靠度点估计值、可靠度下限值计算方法。最后以航天器轴承加速寿命试验为对象给出了软件应用案例。该软件融合了成熟的加速模型、试验方法、权威标准和专家经验,兼具通用性和行业特色。     

交会对接用锁紧机构在轨寿命评估

针对交会对接用锁紧机构在轨工作15年需求,提出了基于温度的加速寿命衰退模型,并设计具体加速寿命试验方案进行寿命评估。通过3组锁紧机构分别在5种温度下的锁紧力衰减实测数据,求解出加速寿命退化方程,进而预测锁紧机构在轨工作期间锁紧力衰减情况。结果表明:热试验能够有效加速锁紧机构寿命衰退进程,在热控包覆层内25 ℃环境下,初始锁紧力为37.000 kN,工作15年后衰减2.923 kN,基于零件材料的数学模型直接计算值为2.831 kN,2种寿命分析方法均表明锁紧机构锁紧力能够满足在轨环境寿命要求。该研究可为我国空间站长期可靠在轨运行的机构类产品寿命评估提供参考。     

空间推进系统产品贮存寿命评估之加速老化试验方法

应用加速老化试验方法对空间推进系统产品贮存性能进行评估,首先基于空间推进系统产品的结构组成,开展各部组件的贮存性能分析,确定非金属材料部组件为该系统的薄弱环节;然后依据非金属材料的加速老化试验结果,确定空间推进系统组件级、系统级加速贮存试验条件;最终综合相关试验结果,得出全系统产品贮存寿命的评估结论。     

影响GEO卫星长寿命高可靠的空间环境因素及其评估、验证和保障技术研究

文章叙述了空间环境与卫星长寿命高可靠的关系,着重分析了影响GEO卫星长寿命高可靠的各种空间环境效应,如:地磁亚暴电子造成的卫星表面带电及诱导的二次放电、辐射带高能电子引起卫星内带电、太阳耀斑质子和银河宇宙射线造成的单粒子效应、空间带电粒子和太阳电磁辐照造成的辐照总剂量效应以及空间环境下敏感表面的污染效应等.文章最后给出GEO卫星空间环境效应的评估、验证和保障技术研究的必要性及其主要研究方向.     

基于加速退化试验的空间站对接机构对接锁寿命评估

空间对接机构用于航天器的在轨对接,是空间站在轨构建的重要器件。航天器对接后,对接机构形成组合体。对接组合体在空间站进行对接、分离等动作的过程中会承受恒定的或交变的载荷以及环境温度的变化。对接锁是保证空间站组合体连接强度和密封性的关键器件。为了保证空间站在设计寿命期限内安全运行,需在对空间站组合体对接锁的寿命做出准确、可靠的评估。本文在失效机理不变的前提下基于加速性能退化试验,以温度应力作为载荷、对接锁张力为退化量,进行步进应力加载,通过试验数据计算不同温度应力下的伪寿命,并以对数正态分布拟合了中位伪寿命和温度的关系,通过K-S检验验证了空间站对接锁伪寿命服从对数正态分布,后预估了满足失效阈值为14 kN的情况下对接锁的中位伪寿命。     

长寿命卫星热控涂层性能退化及其对卫星热特征的影响

分析了卫星热控涂层在轨运行时所面临的复杂的空间辐照环境,在国 内外试验数据的基础上,给出了热控涂层在空间辐照环境作用下的退化模型,得到了退化前 后热控涂层光学性能变化的表达式,预测了几种常用热控涂层在空间环境下的退化结果。并 以一颗地球同步轨道模拟星为例,分析热控涂层性能退化对卫星热特征尤其是对卫星红外辐 射特性的影响。
     

苏联重视发展长寿命军用卫星

由于苏联军用卫星在轨工作时间延长,其发射活动频率有所下降。目前,苏联国防部仍致力于军用海洋卫星、照像侦察卫星、导弹预警卫星等卫星的研制、改进和有效利用工作,重视发展长寿命军用卫星。     

中型敏捷遥感卫星公用平台寿命工作研究与实践

中型敏捷遥感卫星公用平台(简称"平台")是我国首个寿命要求8年的低轨卫星平台,相对于之前国内低轨卫星设计寿命一般为3～5年,技术跨越很大。为确保各项工作的系统性和规范化,开展平台寿命工作。文章介绍了平台寿命工作策划、设计分析、试验、评估等内容,以及寿命指标分配、寿命故障模式与影响分析(FMEA)和寿命建模等关键技术研究及应用情况。通过平台寿命工作,识别了锂电池等51种有限寿命单机,并获得了量化的寿命评估结果,提出了后续卫星利用在轨飞行数据修正模型、完善技术方法的工作建议。     

基于多元性能加速退化的航天器DC/DC电源寿命评估方法研究

文章针对航天器DC/DC电源多性能退化的特征,利用Wiener过程结合加速模型建立产品的加速性能退化模型,采用计及相关性的Copula函数对不同性能的退化数据进行融合,提出一种基于多元性能加速退化的寿命评估方法。以某型号产品作为研究对象,对通过步进应力加速退化试验获得的多元性能退化数据进行建模评估,得到产品的失效激活能与使用寿命的评估结果。该方法可缩短产品寿命评估试验的时间,合理评价不同性能退化过程之间的相关性,充分利用有限的试验数据,为具有多性能退化特征的航天小子样产品寿命评估工作提供了一种解决思路。