批产卫星风险管理探索与实践

航天项目风险管理是航天项目主体,旨在通过航天项目风险识别、风险量化、风险评估等活动,对航天项目风险进行规划、控制、监督,从而增大成功完成项目的几率并实现项目总目标。导航卫星作为我国目前最大的卫星批产型号,其长寿命、高可靠,组批生产,快速组网的需求对整个项目风险管理提出新的挑战。本文主要对导航卫星研制历程中的风险管理探索和实践工作进行总结和归纳。     

产品成熟度提升及其在批产卫星研制中的应用

中国航天企业已开展航天产品的成熟度研究工作,但尚未在卫星工程研制中得到全面实施。文章以北斗导航卫星为例,通过介绍面向批产卫星工程研制的产品定型工作,总结了4种开展产品成熟度提升的通用方法,并提出了完善基础规范体系、提前开展极限试验和研究成熟度模型等3点建议,可为后续其他航天器产品成熟度提升提供参考与借鉴。     

美国自主交会技术验证卫星

自主交会技术验证(DART)卫星是美国航宇局(NASA)研制的一种自主交会试验卫星,其研制目的是试验未来美国航天器接近其它航天器时执行复杂机动操作所需的传感器、推进系统及制导软件。DART卫星是一个长约1.8米、直径为1米的圆柱形卫星(如图1所示),其重量为360千克(包括肼和氮燃料)。DART任务的试验是在没有人干涉的情况下,自主发现和捕获目标,并通过自主引导,接近美国的“多路径超视距通信”(MUBLCOM)卫星,接近距离达几米。DART的试验结果对于未来美国深空探测任务和太空军事活动具有极其重要的意义。     

小卫星星座批产研制模式设计与实践

为适应低轨小卫星星座体系化应用需求,设计、实践出一套面向批产的小卫星研制模式。某批产小卫星星座通过整星仅一次合板即最终状态,产品交付即落焊,裁剪、简化环境试验,投产管路模板实现卫星结构装配与管路焊装并行实施,发射场带翼运输,全无线测试等批产创新策略,构建了小卫星批产体系,实现了年出厂20颗以上500 kg级小卫星的能力,为建设高密度小卫星星座奠定了基础。批产策略与方法均经实际验证,与传统小卫星研制相比,将批产星总装、集成与测试（AIT）周期由1年以上缩减为3个月以内,将发射场工作周期由35～50天缩减为20天,实现了快速研制、快速发射与快速在轨应用,有效促进了低轨小卫星星座高效规模化部署。     

欧空局Proba-2小卫星将验证新型航天器技术

据报道，欧空局的第二颗低成本Proba-2技术验证小卫星将验证新型航天器技术，同时携带有科学仪器。目前该卫星正在研发中，预计将于2007年9月发射。     

基于代理模型的批产化卫星动力学试验舱内响应预示方法

文章提出基于代理模型的航天器结构动力学试验舱内响应预示方法,分别采用前馈神经网络（FNN）和Kriging代理模型,利用正弦扫频试验所获得的外部实际测点数据对内部测点响应进行预示;并通过组件级产品和系统级航天器实例,对比2种方法的预示结果,讨论分析代理预示方法的有效性及样本数量对预示精度的影响。研究结果对后续批产化航天器动力学试验测点剪裁具有一定指导意义。     

挠性加表摆片批产高精度保证技术

针对批产加工中高精度薄壁摆片变形大,形位精度难以保证设计要求问题,通过采取减少薄弱部位装夹次数,严格控制装夹方式,对关键技术进行有限元深入分析,优化加工参数,调整配合孔轴位置尺寸等多种技术措施,最大程度减少了整个工艺过程中对基准精度的破坏,避免了配合极限效应的产生,提高了加工合格率,保证了批产高精度和装配互换性要求。     

高分三号卫星太阳电池阵设计与验证

通过分析高分三号(GF-3)卫星合成孔径雷达(SAR)载荷多模式的成像任务规划、大型展开式桁架构型设计、高低压双母线电源设计等特点,识别出LEO轨道静电放电对高压太阳电池阵设计的影响,卫星左侧视成像和右侧视成像下大型SAR天线遮挡及卫星8年长寿命期间电缆频繁扭转对传输性能的影响,提出了一种适用于复杂遮挡情况下高低压双母线电源系统的太阳电池阵设计思路,完成了太阳电池阵设计、遮挡仿真分析、静电放电试验、电缆扭转试验和在轨数据分析,验证了太阳电池阵设计的正确性,可以为中国后续大功率SAR卫星太阳电池阵设计提供参考。     

卫星可变编码调制系统设计与验证

可变编码调制系统(VCM)具备改变编码方式、调制方式、速率的能力,十分适合低轨卫星使用。文章根据我国遥感卫星主要依靠地面站完成数据接收,其接收仰角大范围变化的特点,设计了卫星可变编码调制的系统方案,分析了工作流程、切换门限、物理层帧格式等参数,说明了可变编码调制器的设计方案和实现结果。目前,该方案已在高分七号卫星上完成了可变编码调制系统的在轨试验验证。在轨试验结果表明:传输速率相对于固定编码调制系统(CCM)提升了30%,显著提升了高分七号卫星的星地数传链路的传输能力。     

卫星典型电子设备单粒子防护效果试验验证

文章通过在卫星电子设备整机上开展单粒子试验验证的案例,揭示单粒子事件对卫星软件指令的影响。试验对象选取卫星平台中典型的电子设备——测控单元,它包含处理器、SRAM等单粒子敏感器件。本案例成功实现在整机状态下触发单粒子事件,测控单元发生单粒子事件的频度疏密适当,验证了测控单元抗单粒子设计的有效性,掌握了测控单元在发生单粒子事件时的工作状态,对漏指令、误指令的产生条件进行了试验验证,并依据试验数据计算了由单粒子事件引发卫星漏指令、误指令的概率。试验结果可为卫星在轨故障分析提供依据,也可为抗单粒子设计提供数据支持。     

面向批产的小卫星总装流程优化

传统总装流程已不再适应小卫星批量化生产日益增长的需求。通过识别严重制约批产小卫星总装效率的主要因素,采用剥离非增值环节、标准化制作、优化流程顺序、信息化和自动化等流程优化方法,对现有总装主线流程、总装检测流程、总装辅线工作和总装工艺文件编制工作进行优化,提出具体总装流程优化措施。优化后面向批产的小卫星总装新模式全面提升了总装效能,缩短了批生产周期。在此基础上提出后续批产小卫星总装流程优化的研究方向。该研究为我国未来小卫星批量化生产探索出新思路。     

小卫星批量化生产之检漏技术改进

着眼于提高小卫星批量化生产的检漏工作效率,从小卫星的一般检漏流程及方法出发,分析小卫星批量化生产的特点,提出推进系统增加检漏自锁阀的设计方案,研究了采取压降法差压检漏完成总漏率测试的可行性,并对卫星批量化生产检漏进行了流程优化及方法改进。研究结果对提高小卫星批量化生产的检漏效率具有参考价值。     

海洋卫星AIS载荷设计与验证

为实现全球海洋船舶位置监视,用户在我国海洋系列卫星上配置了船舶自动识别系统（automatic identification system, AIS）。卫星AIS覆盖范围大,面临严重的信号碰撞问题,且AIS工作频段低,易受卫星平台低频干扰影响。用户及卫星总体要求AIS载荷提升对卫星电磁环境适应性以降低卫星AIS频段电磁环境净化代价,同时具备一定近海海域接收能力。在深入分析卫星电磁环境工况及近海AIS信号碰撞工况基础上,提出了AIS载荷阵列天线设计、抗卫星电磁干扰设计、低信噪比解调设计为主的针对性设计,相关设计已经通过海洋二号C卫星在轨验证,对其他卫星AIS载荷设计具有较好的参考意义。     

某型号卫星微振动试验研究及验证

某型号卫星地面像元分辨率优于1 m,对成像质量要求很高。微振动成为制约该型号成像质量提升的关键因素之一。在完成微振动对成像质量影响的仿真分析后,对仿真分析的有效性和正确性进行了试验验证。该卫星微振动试验按照单机、分系统、系统和大系统4个层次展开:单机级试验主要通过六分量力测量微振动源的动态特性;分系统级试验主要通过结构加速度响应测量解决微振动传递特性是否正确的问题;系统级试验主要通过成像质量来验证微振动对光学系统影响的分析方法;大系统级试验主要通过在轨图像分析验证相关结论。上述试验对微振动从产生、传递到影响的各个环节进行了测试和验证。最终试验结果表明微振动相关工作达到预期目的,图像质量得到保证。     

系统维修性鉴定技术研究

在给定系统维修性鉴定指标的前提下，讨论了维修性验前信息的使用方法，维修性鉴定试验样本分配及维修性鉴定理论方法与算法实现，最后给出系统维修性鉴定的计算实例，用以说明鉴定方法和算法的实用性。     

卫星电子组件高加速寿命试验技术

高加速寿命试验（HALT）是一种高效的可靠性试验。通过高加速应力作用,激发产品潜在缺陷变为故障并进行改进,以达到其在使用中几乎不会出现故障的目的。文章阐述了试验的基本原理、试验剖面和失效分析等等,根据航天产品的特点,给出了应力极限确定步骤和温度控制方法,并将该方法在卫星典型电子组件上进行了应用研究。     

卫星产品声振组合试验技术研究

文章开展了声振组合试验技术的初步研究,探讨了卫星产品声振组合试验的控制方法,并以面积质量比大的卫星舱板产品为例研究了噪声与随机振动组合试验条件确定方法。结果表明:在进行噪声与正弦振动组合试验时,应先启动振动试验控制,后启动噪声试验控制,且正弦振动控制应采用滤波处理;在进行噪声与随机振动组合试验时,噪声激励与随机振动激励正常启动后,相互之间影响很小,可以按照要求的条件施加激励;对于面积质量比大的卫星产品,在结构上同时施加随机振动载荷和噪声载荷,声振组合试验考核更加合理。     

毫米波卫星链路对抗方法研究

未来信息化战争中,通信更加依赖于空间能力,因此各国都非常重视卫星通信的发展,尤其是毫米波抗干扰卫星通信系统。毫米波抗干扰卫星通信具有频带宽、信息容量大、天线口径小、增益较大、抗干扰性和隐蔽性较高等独特技术优点。对毫米波抗干扰卫星通信系统进行了简要分析,并提出了相应的对抗策略和需要解决的一些关键技术。     

自串联发射卫星平台结构分系统设计与验证

与传统的一箭双星发射模式相比,卫星自串联发射具有更高的载荷比。文章面向支撑自串联一箭双星发射的全电推平台结构分系统研制,分析自串联发射卫星结构分系统的设计要求和特点,并提出适应自串联发射卫星平台的力学试验验证策略,实现了低成本、高效率的金字塔式验证。结果表明,支持自串联双星发射的结构平台成功通过力学环境试验考核,相关设计及试验方法可为同类航天器结构研制提供参考借鉴。