10卫星总装设计和大型试验
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第 40 卷第 5 期航 天 器 环 境 工 程Vol. 40, No. 5 2023 年 10 月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING575 https:// E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544面向批产的小卫星总装流程优化张少渤1,李圣山1,田晓景2,韩 毅1,张志坚1,陈 倬1,任清峰1(1. 航天东方红卫星有限公司,北京 100094; 2. 河北北方学院,张家口 075000)摘要: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。
关键词:小卫星;批量化生产;总装流程;流程优化中图分类号:V465文献标志码:A文章编号:1673-1379(2023)05-0575-06 DOI: 10.12126/see.2023053Optimization of small satellite assembly process for batch productionZHANG Shaobo1, LI Shengshan1, TIAN Xiaojing2, HAN Yi1,ZHANG Zhijian1, CHEN Zhuo1, REN Qingfeng1(1. DFH Satellite Co., Ltd., Beijing 100094, China; 2. Hebei North University, Zhangjiakou 075000, China)Abstract: The traditional assembly process no longer adapts to the increasing demand for small satellite batch production. By identifying the major factors that seriously limit the assembly efficiency of small satellite batch production,the existing main assembly process, assembly inspection process, assembly auxiliary line work, and assembly process documentation were optimized, with specific optimization measures proposed. The process optimization methods included stripping off non-value-added links, standardizing production, optimizing process sequence, informationization and automation, etc. The optimized small satellite assembly model for batch production improves the assembly efficiency and shortens the batch production cycle. Based on that, a research direction of optimizing the assembly process for small satellite batch production is proposed. The study creates a new idea for the future batch production of small satellites in China.Keywords: small satellite; batch production; assembly process; process optimization收稿日期:2023-04-17;修回日期:2023-09-27引用格式:张少渤, 李圣山, 田晓景, 等. 面向批产的小卫星总装流程优化[J]. 航天器环境工程, 2023, 40(5): 575-580ZHANG S B, LI S S, TIAN X J, et al. Optimization of small satellite assembly process for batch production[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2023, 40(5): 575-5800 引言小卫星星座通常由数十颗甚至上万颗卫星组成。
航天专家的故事辛万青辛万青,男,1965年2月12日出生,江西万载人,中共党员,研究员。
辛万青同志1983年考入北京航空学院自动控制系飞行器自动控制专业学习,1987年被免试推荐为飞行器制导控制与仿真专业硕士研究生,1993年获得飞行器制导控制与导航专业博士学位,1996年1月完成一部博士后流动站研究工作,进入一部十室从事总体设计工作,1998年6月至8月在国际空间大学进修。
1996年被聘为高级工程师,2000年被聘为研究员,2003年被聘为一部博士生导师。
辛万青同志进入一部以来,先后担任十室工程组长、副主任,现任中国运载火箭技术研究院国家高新工程某重点型号副总师和一部行政指挥,海军试验基地特聘专家。
热血铸神剑,丹心写青史!作为一名青年党员和高级知识分子,辛万青同志有着正确的世界观、人生观和价值观,他不为金钱和荣誉所动,毅然投身我国的航天事业和国防现代化建设。
几年来,他凭着高度的责任感和强烈的事业心、爱国心,带领研制队伍,发扬“自力更生、艰苦奋斗、大力协同、无私奉献、严谨务实、勇于攀登”的航天精神,以“严、细、慎、实、透、精”的工作作风、令行禁止的纪律作风和精益求精的工作作风,创造了航天研制史上的一个又一个奇迹,为国家高新工程的攻坚战作出了重要的贡献。
辛万青同志在攻读研究生期间主要从事高逼真度的实时图像生成体系结构与算法的研究。
他提出了可大幅度降低硬件设计复杂程度和实时性要求的图象生成系统体系结构,通过分析景象逼真度及纹理生成的特点,提出了采用纹理效果,来实时生成浓淡、软影、活动光源及非线性透明效果的新方法并得到了实际应用。
在此期间他多次在国内外刊物上发表自己的论文,撰写了《计算机图象生成》等论著,并参加了中国航空学会第五届控制理论与应用学术年会、中国第三届仿真器学术会议等学术研讨会。
他在计算机和控制理论上的突出造诣受到了导师和同行专家们的高度评价。
进入一部博士后流动站后,他从事导弹武器系统的总体设计和研究工作,凭着过人的胆识和惊人的智慧,他很快对武器总体设计有了很深入的了解,并且在很多领域提出了具有独创性的见解。
航天器总体设计(无平时成绩,考试试卷满分制,内容为21题中抽选13题)1、航天器研制及应用阶段的划分。
主要划分为工程论证、工程研制、发射、在轨测试与应用四个阶段。
1)工程论证阶段:开展任务分析、方案可行性论证工作。
2)工程研制阶段:包括方案设计阶段、初样设计与研制阶段、正样设计与研制阶段。
3)发射阶段:发射场测试及发射。
4)在轨测试与应用阶段:在轨测试阶段、在轨应用阶段。
2、航天工程系统的组成及各自的任务。
组成:航天工程系统是由航天器、航天运输系统、航天发射场、航天测控网、应用系统组成的完成特定航天任务的工程系统。
任务:1)航天器:指在地球大气层以外的宇宙空间执行探索、开发和利用太空以及地球以外天体的特定任务飞行器,又称空间飞行器。
2)航天运输系统:指在地球和太空之间或在太空中运送航天器、人员或物资的飞行器系统,包括运载器、运输器、轨道机动飞行器和轨道转移飞行器等。
3)航天发射场:系指发射航天器的基地,包括测试区、发射区、发射指挥控制中心、综合测量设施、勤务保障设施等。
4)航天测控网:系指对航天运输系统、航天器进行跟踪、测量、监视、指挥和控制的综合系统,包括发射指挥控制中心、测控中心、航天指挥控制中心、测控站和多种传输线路及设备。
5)应用系统:系指航天器的用户系统,一般是地面应用系统,如各类应用卫星的地面应用系统、载人航天器的地面应用系统、空间探测器的地面应用系统。
3、航天器总体设计概念及主要阶段划分。
概念:航天器总体设计是指为完成航天任务规定的目标所开展的以航天器为对象的一系列设计活动。
主要阶段划分:主要分为任务分析、总体方案可行性论证、总体方案设计、总体详细设计四个阶段。
总体详细设计又分为总体初样设计和总体正样设计。
4、航天器总体设计的基本原则。
满足用户需求的原则、系统整体性原则、系统层次性原则、研制的阶段性原则、创新性和继承性原则、效益性原则。
5、航天器技术从成熟程度上可分为哪四类技术,各自的含义。
中国空间技术研究院中国空间技术研究院,隶属中国航天科技集团公司,又称作“航天五院”。
其前身可追溯到1956年成立的“国防部第五研究院”,钱学森任第一任院长。
1968年2月20日,经毛泽东主席批准,中国空间技术研究院(,简称CAST)成立,掀开了中国空间事业新的一页。
中国空间技术研究院是中国空间技术的主要研究中心和航天器研制、生产基地,其主要任务是:参与制定国家空间技术发展规划;研究、探索和开发利用外层空间的技术途径;承接用户需求的各类航天器和地面设备的研制及提供优良的服务;空间技术成果的推广应用,以及空间技术对外交流技术与合作。
1970年4月24日,成功研制并发射了中国第一颗人造地球卫星——东方红一号,使中国成为世界上第五个自行研制和发射人造卫星的国家,开创了中国探索外层空间的新纪元。
2003年10月,神舟5号飞船载人飞行获得圆满成功,使中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家,树立了中国航天史上一座新的里程碑。
至2003年底,研制并成功发射了53颗不同类型的人造卫星、4艘无人试验飞船和1艘载人飞船,初步形成了返回式遥感卫星系列、东方红通信广播卫星系列、风云气象卫星系列、实践科学探测与技术试验卫星系列、地球资源卫星系列和北斗导航定位卫星系列。
在载人飞船技术、卫星回收技术、一箭多星技术、地球静止轨道通信卫星技术和遥感卫星技术等领域已跨入世界先进行列,取得了举世瞩目的成就。
院所研制的各类航天器在国民经济、国防建设、文化教育和科学研究等方面得到广泛应用。
基于各类应用卫星,建立了各种稳定运行的卫星应用系统,取得了显著的社会效益和经济效益。
同时航天器研制取得的新技术成果,移植推广到国民经济的各个部门,有力地推动了传统产业的技术改造和技术进步。
中国空间技术研究院下设10个研究所、一个工厂,建立了空间技术研制试验中心,形成了空间飞行器总体设计、分系统研制生产、总装测试、环境试验、地面设备及应用、服务保障系统等配套完整的研制生产体系。
卫星总装标准是指在卫星制造过程中,对卫星的各个部件进行组装、测试和验收的一系列规范和要求。
这些标准旨在确保卫星的质量和性能达到预期目标,以满足其在轨道上的任务需求。
以下是一些关于卫星总装标准的基本信息:
1. 设计阶段:在卫星设计阶段,需要遵循相关的国家和国际标准,如ISO(国际标准化组织)和IEC(国际电工委员会)等。
此外,还需要参考行业最佳实践和技术规范。
2. 材料和部件选择:在卫星总装过程中,需要选择符合标准的高质量材料和部件。
这些材料和部件应具有良好的可靠性、耐用性和适应性,以确保卫星在恶劣的空间环境中正常工作。
3. 组装过程:卫星总装过程需要遵循严格的操作规程,确保各个部件的正确安装和连接。
此外,还需要对组装过程中的关键步骤进行监控和记录,以便在后续的测试和验收阶段进行追溯。
4. 测试和验收:在卫星总装完成后,需要进行一系列的测试和验收工作,以验证卫星的性能和功能是否符合设计要求。
这些测试包括地面测试、环境模拟测试和在轨测试等。
5. 质量控制:在整个卫星总装过程中,需要实施严格的质量控制措施,确保卫星的质量符合相关标准。
这包括对原材料、部件和成品进行质量检查,以及对关键工序进行质量监控。
6. 文档管理:卫星总装过程中产生的各种文档,如设计图纸、工艺文件、测试报告等,需要进行有效的管理和归档,以便在后续的生产和维修过程中进行查阅和使用。
总之,卫星总装标准是确保卫星质量和性能的重要保障。
在实际操作中,需要根据具体的卫星类型和任务需求,制定相应的总装标准和流程。
同时,还需要不断学习和借鉴国内外先进的技术和经验,不断提高卫星总装的水平和质量。
文章编号:2095-6835(2021)06-0004-04航天器大型地面试验质量控制方法路彤1,2,张军1,2,刘文根1,2,李树鹏1,2,张禹森1,何韦1(1.北京卫星环境工程研究所,北京100094;2.航天机电产品环境可靠性试验技术北京市重点实验室,北京100094)摘要:描述了航天器大型地面试验的定义及分类,分析了开展航天器大型地面试验的意义及不可替代性,以大型地面试验的典型案例——系统级真空热试验为例详述了大型地面试验的步骤及各环节质量控制方法,最后通过分析大型地面试验质量管控方面存在的主要问题,给出了大型地面试验质量管控措施的建议,以期望能通过质量措施的改进,提高工作效率,提升过程质量控制水平。
关键词:航天器;大型地面试验;热试验;质量控制中图分类号:V416文献标志码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2021.06.0021航天器大型地面试验1.1大型地面试验定义及分类为确保航天发射的成功,航天器及其组件在发射或装机前需要完成一系列的试验,以验证航天器在轨及发射过程中的环境适应能力。
航天器按照装配类别分为器件及材料级、单机及组件级、分系统级、系统级[1]。
大型试验是指航天器系统级的各类试验,也包括具有技术难度大、风险性大、试验周期长、接口关系多、耗资大的部分或全部特点的分系统级试验。
大型地面环境试验属于大型、复杂环境试验,也是地面必做的试验项目之一,试验代价高昂,一般持续超过20d,准备周期更长,复杂的环境试验可达半年甚至更久。
作为对航天器产品进行设计验证、性能验证和质量验证的一项重要手段,试验和测试贯穿于航天器的整个研制过程,卫星试验和测试按研制技术流程,一般有:质量特性测试、模态试验、电性能测试、力学试验、EMC测试、磁测试、热平衡及热真空试验、模飞试验等系统级大型试验[2]。
针对卫星试验项目多、过程周期长的特点,卫星试验前检查和现场控制应为大型地面试验整个环节质量控制的重点。
482018.02军事文摘装 备世界武器装备与军事技术发展重大动向方 勇世界主要国家加快推进战略核力量现代化,更加重视反导、太空和网络空间等新型作战力量建设,武器装备远程精确化、智能化、体系化趋势更加明显,前沿技术取得新突破。
战略威慑力量加快更新换代美国推进核常兼备新一代战略威慑力量发展。
一是推进新一代“三位一体”战略核力量发展。
美国计划未来10年斥资4000亿美元,对现有核力量及相关基础设施进行现代化升级。
2017年8月,美空军授出“陆基战略威慑”和“远程防区外”项目“技术成熟和风险降低”阶段合同,将对下一代陆基战略导弹和空射巡航导弹的成本、进度和性能进行综合评估。
2017年1月,美国防部批准下一代战略核潜艇—哥伦比亚级潜艇通过“里程碑B”决策点,标志着该级潜艇已完成设计方案论证。
美国新一代“三位一体”战略核力量预计将在2030年左右具备作战能力,进一步提升美国战略威慑的有效性。
二是发展新型常规战略威慑手段。
2017年10月,美国海军进行首次“常规快速打击导弹”飞行试验,滑翔飞行器采用非弹道滑翔轨迹,飞行约3700千米后命中预定区域。
预计常规打击导弹将于2022年左右具备作战能力,未来装备美海军俄亥俄级和弗吉尼亚级核潜艇,将增强美军常规威慑能力。
朝鲜频繁进行导弹和核武器试验。
2017年朝鲜频繁进行洲际导弹试射和核试验,对我周边安全构成极大威胁。
9月3日,朝鲜进行第6次核试验,此次试验为氢弹装置试验,爆炸威力在7~20万吨当量。
试验表明,朝鲜已基本掌握氢弹设计与制造技术,但尚不能搭载于洲际弹道导弹。
朝鲜进行Copyright©博看网 . All Rights Reserved.火星-14和火星-15洲际弹道导弹试验。
试验全面验证了导弹武器系统的技术特征。
据分析,朝鲜弹道导弹能力大致相当于发达国家一二代水平,火星-15洲际弹道导弹射程不低于10000千米,已可打击美国本土,但朝鲜尚未掌握弹头再入关键技术与材料。
Vol. 40, No. 6航 天 器 环 境 工 程第 40 卷第 6 期702SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING2023 年 12 月https:// E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544小卫星星座批产研制模式设计与实践阎梅芝1,张永强2*,赵志明1,魏建光1,韩 毅1,常新亚1,于兆吉1,果琳丽3,冯振伟1(1. 航天东方红卫星有限公司; 2. 北京跟踪与通信技术研究所; 3. 北京空间机电研究所:北京 100094)摘要: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。
关键词:小卫星星座;批产;研制模式;总装、集成与测试;流程优化中图分类号:V474文献标志码:A文章编号:1673-1379(2023)06-0702-07 DOI: 10.12126/see.2023085Design and practice of small satellite constellationbatch production development modeYAN Meizhi1, ZHANG Yongqiang2*, ZHAO Zhiming1, WEI Jianguang1, HAN Yi1,CHANG Xinya1, YU Zhaoji1, GUO Linli3, FENG Zhenwei1(1. DFH Satellite Co. Ltd.; 2. Beijing Institute of Tracking and Telecommunications Technology;3. Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity: Beijing 100094, China)Abstract: In order to meet the need of systematic application of low-Earth-orbit small satellite constellation, a development mode suitable for batch production of small satellites was designed and practiced. Many innovative strategies for batch production were applied, including on boarding for the final state, drop welding before product delivery, tailoring or simplifying environmental tests, implementing satellite structure assembly in parallel with pipeline welding through operation of pipeline templates, wing transport at launch site, and all-wireless test etc. Those measures have enabled the delivery of more than 20 small satellites of 500 kg per year by establishing a small satellite batch production system in China, which lays a good foundation for the construction of intense small satellite constellation thereafter. The strategy and methods for batch production have all been verified in practice. Compared with the traditional small satellite development, the assembly, integration, and test (AIT) cycle of satellite batch production had been reduced from more than one year to less than three months, and the launch site working cycle has been reduced from 35-50 days to 20 days. It has realized rapid development, rapid launch, and rapid in-orbit application to promote the development efficiency and large-scale deployment of low-Earth-orbit small satellite constellation.Keywords: small satellite constellation; batch production; development mode; assembly, integration and test (AIT); process optimization收稿日期:2023-05-31;修回日期:2023-12-07基金项目:国家自然科学基金项目(编号:11773004)引用格式:阎梅芝, 张永强, 赵志明, 等. 小卫星星座批产研制模式设计与实践[J]. 航天器环境工程, 2023, 40(6): 702-708YAN M Z, ZHANG Y Q, ZHAO Z M, et al. Design and practice of small satellite constellation batch production development mode[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2023, 40(6): 702-7080 引言近年来,美国太空探索技术公司(SpaceX)推出的星链(Starlink)计划掀起了低轨大规模星座的发展热潮[1]。
2023年·第06期45航天工业管理王俊伟等* /北京特种工程设计研究院航天系统级产品成熟度评价方法研究与实践产品成熟度是对产品在研制、生产及使用环节等全生命周期所有技术要素的合理性、完备性以及在一定功能、性能水平下质量稳定性的一种度量。
产品成熟度等级是指对产品成熟度进行度量和评测的一种标准。
它是为提升航天产品资源利用效率,提高产品通用性,以更加适应航天产品小批量、多品种的研制发展趋势,提供针对航天产品的一套切合可行的通用性度量。
现有航天产品成熟度评价方法和标准主要针对单机级产品,此外在航天工程实践中也陆续开展了针对地面设备、卫星及共用平台、航天元器件、火箭发动机等特定产品的产品成熟度模型及方法研究。
而针对航天系统级产品,在不能简单套用单机级产品成熟度理论和方法的前提下,需要开展体系化的通用性成熟度理论方法研究。
一、航天系统级产品成熟度定义按照结构层次,航天产品硬件主要分为系统、分系统、单机、组件、部件和零件。
航天系统级∗其他作者:王萌、刘瑜(中国航天系统科学与工程研究院),朱雄峰(北京特种工程设计研究院),杨超(中国航天系统科学与工程研究院)2023年·第06期46航天工业管理产品主要指卫星、飞船、火箭等,研制工作涉及系统结构、分系统、单机、零部件等产品层次。
对于系统级产品评价内容的权衡相对更加复杂,且其内部的单机产品成熟与否对系统级产品的成熟度状态有直接影响,因此在研究系统级产品成熟度时,不仅要结合研制进程从整体角度考量其具体成熟度状态,还必须将其内部单机的产品成熟度纳入考虑。
面向航天系统级产品成熟照单机产品成熟度的等级划分,对系统级产品成熟度等级建立映射关系,如图1所示。
在系统级产品成熟度的每个等级中,将对应产品研制阶段的关键工作作为各等级的核心标志内容,应用典型成熟度评价方法,给出确定的系统级产品成熟度的评价等级定义(见表1)。
参照单机产品成熟度的等级划分,系统级产品成熟度分为7级,对应产品状态是原理度的研究背景,将试验鉴定作为产品研制过程中的重要阶段,遵循系统级产品的生命周期规律,以“方案论证—初样研制—正/试样研制—首飞—多次飞行—状态固化—批生产”为关键链条。