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...     

平台-捷联冗余姿控系统设计

从系统冗余的角度研究了提高运载火箭姿态控制系统可靠性的途径 ,介绍了平台 -捷联主、从式冗余姿态控制系统的组成和工作原理及故障诊断、切换和重构的模式。对平台 -捷联冗余方案进行了半实物仿真试验 ,试验中用典型致命性故障模式分别在几个特征秒和不同通道加入系统 ,记录和观察飞行过程中姿态控制系统对故障的适应能力和响应特性 ,同时研究了故障诊断阈值等对系统的影响。仿真试验证明 ,冗余方案正确、可行 ,在主、从系统出现一度故障的情况下 ,系统控制软件能正确诊断出故障 ,并且把故障部分切除 ,使系统处于稳定飞行状态     

AIS在LRE故障检测与诊断中的应用研究

为提高液体火箭发动机(LRE)故障检测与诊断的及时性、实时性与准确性,将人工免疫系统(AIS)中的否定选择原理用于LRE的故障检测与诊断。基于正常状态与故障模式的人工识别球,采用最大相似原则,实现了LRE稳态工作过程中的故障检测与诊断,并用LRE稳态故障试车数据进行实验。验证结果表明:AIS对LRE故障检测与诊断的速度快,正确率与灵敏度高,捕获未知故障能力强,有良好的应用前景。     

航天产品FMEA工作有效性的思考

从航天产品故障模式与影响分析(FMEA)工作的目的出发,提出了需要从开展FMEA工作的及时性和规范性、识别故障模式及其原因的全面性、表述故障模式及其原因和影响的正确性、采取措施的针对性和可操作性等方面来保证FMEA工作的有效性.论述了当前FMEA工作中存在的若干问题,分析了产生问题的原因,并针对问题的原因提出了提高航天...     

系统可靠性评估技术发展综述

系统可靠性定量评估一直是军用产品可靠性工作的重要工作项目之一(GJB 450A)，该工作项目利用概率统计分析技术，通过对系统构成相关的元器件、零部件和设备失效率数据以及各类试验数据进行分析，逐层进行系统可靠性综合，检查各级产品是否达到了规定的可靠性目标。在系统设计权衡决策、试验方案的选择等方面具有举足轻重的作用。系统可靠性评估主要包括可靠性模型的建立、可靠性数据的收集和处理、产品单元的可靠性评估、系统可靠性综合等4个方面的技术内容。系统可靠性评估的技术流程如下：     

高分三号卫星中央单元多分区引导的设计与验证

针对某遥感卫星静态随机存取存储器(SRAM)芯片故障导致中央单元(CTU)主机无法启动的问题,高分三号(GF-3)卫星数管CTU软件设计了一种静态随机存取存储器(SRAM)芯片故障模式下的多分区引导方法。通过在可编程只读存储器(PROM)中增加一个应急故障处理软件分区,在SRAM芯片部分故障情况下,CTU软件能够从正常CTU软件分区跳转到应急故障处理软件分区,并引导CTU软件进入应急故障处理模式。在该模式下执行SRAM芯片故障检测和正常CTU软件在轨注入,使CTU使用SRAM芯片无故障区域运行正常CTU软件。在GF-3卫星中,对该方法进行了软件实现和验证,结果表明:此方法可在中央处理单元SRAM芯片部分故障情况下,提供一种挽救方案,从而避免采取单一的切换备机处理措施导致CTU主机彻底不能使用的问题,提高了数管分系统的可靠性。     

系统可靠性增长模型

根据系统在研制期间可靠性的变化规律,考虑维修、改进对系统可靠性的影响,引入改进效果系数,建立了一种基于虚拟工作时间的可修系统可靠性增长模型,可用于完全维修、不完全维修、最小维修和恶化维修.给出了故障强度函数和累积故障次数的表达式,以及模型参数的极大似然估计.算例表明:该模型分析结果与AM-SAA模型一致,且符合工程实际,其参数意义更明确.     

基于星体角速度估计的陀螺故障诊断

为在星载惯性基准单元(IMU)正常工作的陀螺的冗余度不满足奇偶方程法条件时诊断陀螺故障，通过卫星稳态运行期间高精度星敏感器输出的姿态四元数信息，根据卫星姿态运动学和动力学方程，采用非线性广义卡尔曼滤波(EKF)得到星体角速度的估计值。在此基础上，通过设计的故障诊断器对陀螺故障进行定位。仿真结果表明，该法可检测陀螺的突变和缓变故障。     

空间环境模拟器的FMEA分析方法

故障模式和影响分析(FMEA)是应用在系统可靠性工程领域的一项成熟技术。文章介绍了FMEA的概念、原理和步骤,并将FMEA应用到空间环境模拟设备中。首先,对空间环境模拟器可靠性分析的必要性进行阐述;接着,以国军标GJB/Z1391-2006为依据,结合空间环境模拟器的特点,阐述空间环境模拟器FMEA工作开展的一般过程。文章以某空间环境模拟器氮系统为例具体进行了FMEA分析,结果表明,将FMEA应用于空间环境模拟器可有效地提高设备运行的可靠性。     

P图技术在FME(C)A中的应用研究

简要介绍了P图技术,并详细介绍了P图中的干扰因素、错误状态、控制因素在FME(C)A的故障原因、故障模式、故障影响及控制措施分析中的应用,最后给出了P图示例。     

基于Fuzzy ARTMAP的GPS/INS组合导航系统故障诊断

将基于双状态传播器的状态χ2检验法(SCST)结合Fuzzy ARTMAP神经网络应用于GPS/INS紧组合导航系统故障的诊断和参数识别。首先,采用双状态传播器的状态χ2检验法对组合导航系统进行故障检测,得到故障的特征模式,并给出了双状态传播器重置时间间隔选择的充分条件;然后,利用Fuzzy ARTMAP神经网络结合特定的飞行器机动对故障模式进行分类,给出了一种新的分类方法;对于飞行器按照不同轨迹进行飞行的情况,也可有效的识别故障源。最后将分类的结果送入另一个Fuzzy ARTMAP神经网络进行故障参数的估计。仿真结果表明,针对组合导航系统中陀螺、加速度计、GPS信号的一度故障,此方法能有效进行检测和隔离,并能准确估计出故障发生时间和故障幅值。     

用模糊综合评判法和层次分析法解决星船故障的评价问题

针对星船故障评价过程中产生的主观随意性较大的问题,提出了一种用模糊综合评判法和层次分析法来解决该问题的新思路和新方法,从而全面反映了对星船故障的综合评价,可用于型号可靠性工程中的故障报告、分析和纠正措施系统(FRACAS)和故障模式影响分析(FMEA)等工作,具有良好的应用前景。文章结合星船故障特点,全面分析了实施这种方法的基本步骤。     

硬X射线调制望远镜卫星飞行程序设计及在轨验证

硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星飞行程序设计具有在轨使用模式复杂、载荷需求约束多、在轨工作状态多且多系统多组合耦合、在轨自主管理功能应用与飞行事件操作流程耦合等特点。卫星在轨测试内容多、约束多、耦合强,因此在飞行程序设计中重点开展了入轨段程序时序评估和改进,观测模式、自主功能的应用设计,在分析设计需求约束并提取能够有效覆盖验证全部正常功能和工作状态的系统组合形式基础上,进行飞行事件编排优化。HXMT卫星在轨验证结果表明:卫星在轨运行良好,各飞行事件有序开展,飞行程序设计合理有效。     

一种新研航天器系统可靠性指标论证方法

传统用单一顶层指标来指导航天器系统研制及验证工作的观念,存在导致工程不同实施阶段航天器系统顶层验证指标的缺失、影响系统相关设计及各阶段验证评估工作等问题。文章提出一种新研航天器可靠性指标论证方法,给出基于航天器系统可靠性增长趋势图的工程不同实施阶段航天器系统可靠性验证指标的确定方法,以解决新研航天器系统可靠性指标设计要求值和门限值的确定问题。以某新研航天器系统为例,给出了航天器系统可靠性指标论证详细过程,验证了方法的可行性。文章提出的指标论证方法适用于新研航天器系统可靠性指标论证及确定工作,对其他新研航天产品的可靠性指标论证工作也有借鉴作用。     

串联系统可靠性严格置信下限的计算 IUMVE法

针对成败型单元串联系统可靠性经典法严格置信限理论迄今存在的困难,我们提出了成败型单元试验结果向量的改进型UMVE(IUMIVE)排序法,在本文中相应提出了IUMVE法求二、三单元串联系统可靠性严格置信下限的算法、程序和部分计算结果,基本上消除了原有四种排序法计算所存在的非正常点。     

卫星姿态系统执行器故障的自适应控制设计

针对带冗余执行器的卫星姿态控制系统,考虑部分执行器发生未知故障(故障模式、大小、时间均未知)的情况,结合Backstepping方法设计了自适应容错控制器,使得当一个甚至多个飞轮出现未知故障时,系统能调整正常执行器的输入,补偿故障执行器的影响,保证系统闭环稳定及输出信号对参考输出量的渐近跟踪.对该算法进行仿真验证,得到了较理想的控制效果.     

辐射器构型对载人航天器主动控温回路热负荷性能的影响分析

文章针对载人航天器主动控温回路系统中采用的分布式和集中式两类辐射器构型,分别建立了仿真分析模型,对它们在正常工作模式和辐射器支路故障工作模式下的工作性能进行了对比分析。结果表明,采用集中式辐射器的主动控温回路系统所能承受的热负荷水平要优于分布式辐射器对应的主动控温回路系统,且随着故障辐射器支路数目的增加,这两类流体回路所能承受的热负荷水平差异愈加明显。对于文章所设定的模型,正常工作情况下二者差异达到7.4%,单条支路故障时差异达到11%,2条支路故障时差异达到31.5%。     

基于主元分析的液体火箭发动机试验系统故障特征提取

在液体火箭发动机试验系统故障诊断中．采用主元分析方法对试验系统中可能出现的多种故障模式进行分析,确定了主元数目,并对试验系统原始测量数据进行特征提取。从氢、氧系统故障模式的主元投影结果分析看,各类故障可以较好分离出来,为下一步的故障诊断打下良好基础。     

动力冗余液体捆绑火箭的POGO稳定性分析

针对动力冗余和交叉输送技术向液体捆绑火箭的POGO振动稳定性分析提出的新任务,考虑独立工作(模式l)、一台助推发动机故障助推贮箱向芯级发动机供给推进剂(模式2)和两助推器同时向芯级发动机供给推进剂(模式3)三种工作模式,利用改进的Rubin方法分别建立液体捆绑火箭POGO稳定性的分析模型.数值计算分析表明,模式1和3下...     

航天器振动试验中的动力吸振现象

振动环境试验是考验航天器中各分机力学品质的重要试验,分机适应力学环境的能力在设计阶段必须充分考虑。目前分机的力学环境条件往往是在考虑了一定的安全系数后,以分机安装处界面的加速度包络曲线给出的。然而一般来说,分机振动试验过程中的边界条件与分机实际工作状态的边界条件是不同的。具体地说就是在振动试验过程中分机通过试验转接托架与振动台面相连,实际工作状态是分机安装在安装件(卫星各舱板)上。由于试验转接托架与安装件的动力学特性不一样,根据多自由度弹簧质量阻尼系统的动力吸振原理,可以推出试验状态分机在固有频率处存在过试验现象。为了减少过试验对分机带来的危害,新的试验方法研究(加速度响应限幅控制、阻抗特性模拟法、限力技术等)已成为国内外航天工作者研究的热点。文章详细阐述了振动试验中动力吸振的机理及过试验产生的缘由。