航天器可靠性工程的薄弱环节分析及应对措施

从中国航天器研制中的可靠性需求出发,介绍了我国航天器可靠性工程取得的成绩。分析了美国可靠性工程的特征,针对航天器可靠性工程在可靠性专职人员的配备、可靠性设计及应用、可靠性试验验证技术、软件可靠性技术、在轨管理可靠性技术和可靠性技术基础等方面存在的薄弱环节进行了分析,并提出了应对措施。研究结果可为我国航天器可靠性工程的建设提供参考。     

基于HLA的载人航天器飞行任务仿真平台研究与实现

面向载人航天器飞行任务仿真需求,根据载人航天器的特点以及高层体系结构(HLA)技术,提出了基于高层体系结构的载人航天器飞行任务仿真平台方案,设计实现了由运行管理、飞行指令、数据记录、数据可视化等功能,以及涵盖轨道、姿态、能源、动力学等多个专业仿真模型组成的仿真平台,给出了应用实例,并就仿真平台开发中的联邦开发过程、仿真模型接口软件、飞行场景三维可视化等关键部分进行了探讨。与单一的飞行任务仿真软件相比,该分布式仿真平台覆盖的专业面更全,验证内容更丰富,可扩展性更强。随着载人航天器系统飞行任务复杂程度的提高,通过对仿真平台的扩展和重用,可适应新的任务验证需求。该仿真平台可为复杂载人航天器的飞行任务设计验证提供依据,并对基于HLA的其他航天器仿真系统的联邦设计与开发具有一定的参考价值。     

对航天器仿真技术发展趋势的思考

航天仿真技术是指系统仿真技术与航天工程技术的结合,为航天器、航天运输系统和导弹武器系统的设计分析、性能评估、体系对抗、指控及作战训练、故障诊断、运行管理等提供数学或半实物的验证手段和模拟平台.航天器仿真技术主要包括航天工程仿真和航天器系统仿真,涉及分系统仿真与建模技术、多物理场耦合的总体仿真技术以及高效协同的仿真技术.本文在总结航天器仿真技术发展的基础上,提出基于航天器仿真技术的航天工程研制全过程、全系统的多学科多场耦合的总体级仿真体系架构思想,论述了航天器仿真技术体系的需求与构想,阐述了航天器仿真技术涉及的关键技术,并对现代信息技术在航天器仿真技术中的应用进行了展望.     

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。     

针对海南文昌发射场的载人航天器盐雾效应试验及防护方法

空间站工程大吨位载人航天器均在海南文昌发射场发射,面临盐雾效应这个新的环境要素。文章针对海南文昌发射场盐雾环境对载人航天器的影响开展分析和验证工作,研究文昌发射场盐雾水平,分析盐雾效应产生机理和常规盐雾模拟试验方法,针对载人航天器测发流程特点提出主动盐雾防护与盐雾效应摸底试验相结合的工程方法。基于盐雾效应机理总结提出的盐雾效应筛查表格可指导开展沿海地区发射航天器的盐雾防护设计和敏感因素筛查。     

异步消息业务在星内星间一体化网络中应用的分析

传统的航天器信息交互机制逐渐难以适应具有更高复杂性和动态性的航天器信息网络和应用需求。文章针对航天器内部及之间信息交换关系日益复杂的发展趋势,将空间数据系统咨询委员会(CCSDS)建议的异步消息业务的主要机制和属性与空间信息系统网络化特点相结合开展分析研究工作,研究异步消息业务应用于星内星间一体化网络中的特点和优势,给出基于异步消息业务解决上层应用需求和网络结构动态变化典型问题的方案和示例,阐述了异步消息业务对高动态星间网络的支持效果。研究结果表明,异步消息业务可以解决星内星间一体化网络复杂性和动态性两方面问题。最后对异步消息业务在航天器上的工程应用与实现提出了建议。     

航天器预测与健康管理技术研究

从研究进展、体系结构和关键技术三方面概述了航天器预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)技术。概括了国内外航天器PHM研究进展,总结了PHM通用方法体系和逻辑分层、视情维修等通用性PHM体系结构,在此基础上提出采用星地协同三级闭环的模式构建卫星PHM系统;结合航天器技术特点,分析了航天器PHM各个功能层级的关键技术,并对我国航天器PHM技术的发展提出了建议。     

航天器环境工程研究与展望

文章对航天器环境工程的发展进行了科学的探讨。文章指出：开展高可靠、长寿命航天器环境试验评价及防护技术研究,是航天器环境工程的长期重点发展方向;开展月球探测器特殊环境效应与模拟试验技术的研究,是探月工程的需求;航天器环境效应综合预示系统及航天器虚拟总装工艺技术,是未来发展的趋势;而建立空间环境天地一体化应用系统和建立空间环境试验与总装生产体系,是未来发展的模式。     

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。     

航天软件需求可靠性与安全性分析验证技术及工程应用研究

软件需求可靠性与安全性分析验证可有效识别功能层次的需求遗漏、设计缺陷及相关的危险等,是提升软件可靠性与安全性的有效手段。GJB 900A等标准中已要求开展该项分析工作,但与NASA相比,目前工程应用推广尚待加强。本文在调研分析已有方法的基础上,总结实际工程经验,提出了一套操作性强的航天软件需求可靠性与安全性分析验证技术,可为该技术的工程推广提供借鉴。     

基于知识和大数据的多航天器管理云平台设计

在轨卫星数量呈爆发式增长.在应用方面,亟需提升海量卫星并行管理能力和自动化、智能化水平.设计并构建了一种基于知识和大数据的航天器在轨管理云平台,通过工程实际应用,验证了系统设计的可行性,实现了200余颗在轨航天器的并行管理,可以为我国未来复杂星座星群的高效运行管理提供参考.     

航天器异地测控链路无线联试系统设计

针对当前测控链路无线联试系统无法满足航天器异地无线联试需求的问题,提出了一种基于远程以太网络的无线联试系统架构,围绕任务需求开展射频-数据一体化处理、远程网络数据加密传输和远程网络数据传输服务质量(QoS)保障等关键技术研究,并通过搭建原型系统和测试环境对系统功能进行了验证。提出的异地无线联试系统架构可为后续各类航天器在发射场等的异地联试系统设计提供参考。     

应用有向图的航天器信息流设计方法

针对多任务、多舱段、任务时序不可逆的复杂航天任务信息流设计需求,文章分析了传统基于文档驱动的信息流设计方法存在的问题以及复杂航天器信息流设计规律和特点,并结合系统工程的设计理念,提出了一种应用有向图的分层航天器信息流设计方法。将传统的非结构化文档设计模式转换为用数字化模型描述的设计方法,建立了典型的遥控遥测信息流的数学模型,并在航天器信息流设计的工程实践中进行了应用验证。该方法具有一定的通用性、可扩展性和可复用性,实现了信息流设计过程的数字化和可视化,可为后续复杂航天器信息流设计和自主健康诊断等提供参考。     

基于完全图的对地电磁探测需求融合分析方法

不同用户提出的对地电磁探测需求之间可能存在关联性.以对地电磁探测需求为研究对象,根据对地电磁探测需求的关键特征量,包括空域要求、时域要求和频域要求,分析对地电磁探测需求之间的关联性,判断需求融合的条件以及建立融合图模型,然后提出了基于图的完全子图的算法求解模型,最后设计示例验证了该方法.     

MBD技术在航天器研制中的应用探讨

概述了基于模型的定义(Model-based Definition,MBD)技术的研究和发展,分析了以MBD为载体的特征演化过程,作为航天器设计-制造一体化协同实现的基础。从MBD在航天器研制中的应用需求出发,构建了MBD协同平台框架,探讨了MBD模型成熟度管理的协同设计方法,提出了应用MBD研制模式所面临的技术、管理等问题,并给出了相应的建议。     

基于故障注入技术的航天器系统级软件测试方法研究

针对航天器系统级软件故障模式测试特点及难点,对故障注入技术在航天器系统级软件测试的工程应用进行经验总结。详细说明了系统级软件故障模式测试的基本原理,从应用对象的角度出发将故障注入技术进行合理分类,提出了3种适用于航天器系统级故障注入技术。根据现有工程实践经验,结合系统级故障模式测试设计理论,对系统级故障注入技术从实现原理、地面系统连接方式、故障注入与系统响应时序关系等方面进行了研究,并在此基础上提出了航天器系统级星载软件故障模式测试验证的具体应用方法、适用场景及优缺点,可为航天器系统级电测中的软件测试设计提供参考。     

多层次航天器控制系统健康评估方法

分析航天器控制系统的特性,建立控制系统健康评估指标体系,从指标级、部件级、设备级等多层次开展健康状态评估方法研究,提出了基于统计学的指标级健康评估方法和基于模糊评判的部件级与系统级健康状态评估方法,利用在轨运行数据验证本方法适合航天器控制系统的健康评估。     

基于振动台电枢的界面力监测和力限振动控制试验方法及其工程应用

文章针对大型航天产品对界面力定量化试验的工程应用需求,提出一种基于振动台电压电流的界面力监测方法,建立界面力的获取程序和基于界面力评估的加速度振动控制方法,通过刚性模拟配重试验验证了方法的正确性,并通过两型包带振动试验进一步验证了方法的有效性和实用性。该方法可避免传统振动试验中采用加速度控制存在的过试验问题,为航天器有效载荷精细化设计和试验验证提供参考。     

一种航天器太阳电池阵共形天线研究

共形天线具有与载体结构浑然一体的特点,不仅能够减少天线数量,而且利于优化总体结构。在分析航天器太阳电池阵结构的基础上,结合共形天线特点,提出了航天器太阳电池阵共形天线结构设计的问题。文章定义了太阳电池阵共形天线的概念,开展了共形天线承载面、总体结构、阵元结构、阵元馈线、进出航天器信号传输线,以及波束控制网络等研究与设计,并以S、X双频段阵元结构为例进行了共形天线的电气性能仿真验证。仿真结果表明,在航天器太阳电池阵上实现共形天线不仅是可行的,且具有较高的工程应用价值和广阔的应用前景。     

基于数据驱动的航天器演训任务可视化方法

针对航天器任务静态显示方式复杂性和动态性要求不断提高的问题,文章提出了基于数据驱动的航天器演训任务可视化方法,其通过任务数据结构化转换,利用动态关联特性显示算法,实现演训任务的实时动态显示。通过某航天器规避任务仿真实例对方法的有效性进行了验证,可为航天器任务可视化提供借鉴。