基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法，包括以下步骤：a.分析航天器所处的外部空间环境，确定外部空间环境中影响航天器长寿命的敏感要素；b.分析航天器的内部组成及内部功能，确定航天器的内部组成中影响航天器长寿命的敏感要素；c.根据所述敏感要素，设计长寿命航天器。根据本发明专利技术的基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法能够实现航天器在轨飞行时的所有外部空间环境中的敏感要素和所有航天器内部敏感要素全覆盖的情况下具备长寿命。

Design method of long life spacecraft based on sensitive element coverage

The present invention relates to a design method for a long-lived spacecraft based on the coverage of sensitive elements, including the following steps: A. analyzing the external space environment of the spacecraft, determining the sensitive elements affecting the long-life of the spacecraft in the external space environment; B. analyzing the internal composition and internal functions of the spacecraft, and determining the internal group of the spacecraft. (c) Design long-life spacecraft according to the sensitive elements. The design method of a long-life spacecraft based on the coverage of sensitive elements according to the present invention can realize long life under the condition that all sensitive elements in the outer space environment and all sensitive elements inside the spacecraft are fully covered when the spacecraft is in orbit.

【技术实现步骤摘要】
基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法
本专利技术涉及航天器总体设计
，尤其涉及一种基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法。
技术介绍
长寿命航天器的设计与验证与地面设备有显著不同，航天器在轨运行时远离地面，只能通过遥测数据判断航天器运行状态，通过遥控指令控制航天器动作，难以像地面设备维护一样，通过对航天器进行定期的维护、检修实现长寿命。只能通过长寿命设计提高设计寿命，通过长寿命试验检验长寿命设计的正确性。因而，长寿命设计方法对航天器至关重要。现有的航天器长寿命设计方法解决不了航天器长寿命验证问题，而且设计方法只是针对单方面敏感要素，没有考虑全部敏感要素，也使得航天器不具有长寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种基于敏感要素覆盖的航天器长寿命设计方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法，包括以下步骤：a.分析航天器所处的外部空间环境，确定外部空间环境中影响航天器长寿命的敏感要素；b.分析航天器的内部组成及内部功能，确定航天器的内部组成中影响航天器长寿命的敏感要素；c.根据敏感要素，设计长寿命航天器。根据本专利技术的一个方面，所述外部空间环境中影响航天器长寿命的敏感要素包括：冷热交变、大气阻力、辐射总剂量、高能带电粒子、微流星体及空间碎片以及原子氧和紫外辐照。根据本专利技术的一个方面，所述航天器的内部组成中影响航天器长寿命的敏感要素包括：单机产品的寿命和消耗品的余量。根据本专利技术的一个方面，在所述c步骤中，设计长寿命航天器的方法包括以下步骤：(1)针对冷热交变设计长寿命航天器；(2)针对大气阻力设计长寿命航天器；(3)针对辐射总剂量设计长寿命航天器；(4)针对高能带电粒子设计长寿命航天器；(5)针对微流星体及空间碎片设计长寿命航天器；(6)针对原子氧和紫外辐照设计长寿命航天器；(7)针对单机产品的寿命设计长寿命航天器；(8)针对消耗品的余量设计长寿命航天器。根据本专利技术的一个方面，在所述(1)步骤中，对航天器采用耐高温和耐低温设计，同时对航天器采用主动热控和被动热控设计。根据本专利技术的一个方面，在所述(2)步骤中，对航天器采用低气动阻力的外形设计，同时设计轨道提升功能。根据本专利技术的一个方面，在所述(3)步骤中，对航天器外部电子设备设置厚度为2mm的外机箱；航天器内部电子设备与航天器内部盛放电子设备的结构板厚度和为2mm。根据本专利技术的一个方面，在所述(4)步骤中，采用功能冗余设计、定期自检校验设计、看门狗电路复位设计应对高能带电粒子造成的翻转效应；采用抗锁定的芯片、抗锁定电路应对高能带电粒子造成的锁定效应；采用安全电压区域设置应对高能带电粒子造成的烧毁效应。根据本专利技术的一个方面，在所述(5)步骤中，在航天器飞行方向设有防护板，同时对航天器设置轨道机动功能。根据本专利技术的一个方面，在所述(6)步骤中，在航天器外部的组件选用抗原子氧和紫外辐照的热控多层隔热组件及KS-Z白漆，并在组件表面涂覆防原子氧复合膜。根据本专利技术的一个方案，能够实现航天器在上行空间在轨飞行时的所有外部空间环境中的敏感要素和所有航天器内部敏感要素全覆盖的情况下具备长寿命，使得航天器能够长时间正常在轨飞行并且进行任务工作。根据本专利技术的一个方案，航天器可以进行定期自检，实现定期维护，定期检修，因此提高了寿命，实现了航天器的长寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示意性表示根据本专利技术的基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法的流程图。具体实施方式此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，附图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属
中的普通技术人员所知的形式。此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本专利技术保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本专利技术并不特别地限定于优选的实施方式。本专利技术的范围由权利要求书所界定。图1示意性表示根据本专利技术的基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法的流程图。如图1所示，根据本专利技术的基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法包括以下步骤：a.分析航天器所处的外部空间环境，确定外部空间环境中影响航天器长寿命的敏感要素；b.分析航天器的内部组成及内部功能，确定航天器的内部组成中影响航天器长寿命的敏感要素；c.根据敏感要素，设计长寿命航天器。根据本专利技术的一种实施方式，在上述a步骤中，航天器所处于的外部空间环境中影响航天器长寿命的敏感要素包括：冷热交变，航天器在阳照区时接受太阳辐射，会引起航天器温度升高，在阴影区时无太阳辐射时温度会降低，频繁的温度交变会产生产生热胀冷缩效应，也会给工作在该环境下的产品造成不稳定的热环境，影响产品正常工作性能和寿命；大气阻力，大气阻力是轨道衰减的主要因素之一，也是姿态控制的干扰力矩，因而作为长寿命的敏感因素；辐射总剂量，辐射总剂量可影响电子设备芯片性能，因而作为长寿命的敏感因素；高能带电粒子，高能带电粒子可造成单粒子事件(翻转、锁定、烧毁)，因而作为长寿命的敏感因素；微流星体及空间碎片，微流星体及空间碎片在轨高速运动，一旦与航天器发射碰撞则会对航天器造成毁灭性损坏，因而作为长寿命的敏感因素；原子氧和紫外辐照，原子氧和紫外辐照可造成舱外热控材料、塑料、光学材料、电池片性能退化。因而作为长寿命的敏感因素。根据本专利技术的一种实施方式，对航天器的内部单机设备的组成和内部所实现的功能进行分析，确定航天器的内部组成中影响航天器长寿命的敏感要素包括：单机产品的寿命和消耗品的余量。在本专利技术中，根据上述敏感要素，对长寿命航天器进行设计，设计方法及步骤如下：(1)针对冷热交变设计长寿命航天器；(2)针对大气阻力设计长寿命航天器；(3)针对辐射总剂量设计长寿命航天器；(4)针对高能带电粒子设计长寿命航天器；(5)针对微流星体及空间碎片设计长寿命航天器；(6)针对原子氧和紫外辐照设计长寿命航天器；(7)针对单机产品的寿命设计长寿命航天器；(8)针对消耗品的余量设计长寿命航天器。根据本专利技术的一种实施方式，在上述(1)步骤中，对航天器采用耐高温和耐低温设计，使得航天器可在高低温环境下工作；同时，对航天器采用主动和被动热控措施，降低阳照区温度、提高阴影区温度。在上述(2)步骤中，对航天器采用低气动阻力的外形设计，已减少大气阻力；同时，对航天器设计轨道提升功能，通过轨道提升抵消大气阻力造成的轨道衰减。在本实施方式中，轨道提升功能即为航天器的变轨能力。此外，因为航天器外部的电子设备直接暴露在空间环境中，需合理设计电子设备机箱的厚度，因此在上述(3)步骤中，对航天器外部电子设备设置厚度为2mm的外机箱以达到防护效果。航天器内部的电子设备安装在航天器结构体内部，航天器结构壁板可起到一定的防护效果，因此要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法，包括以下步骤：a.分析航天器所处的外部空间环境，确定外部空间环境中影响航天器长寿命的敏感要素；b.分析航天器的内部组成及内部功能，确定航天器的内部组成中影响航天器长寿命的敏感要素；c.根据所述敏感要素，设计长寿命航天器。

【技术特征摘要】
1.一种基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法，包括以下步骤：a.分析航天器所处的外部空间环境，确定外部空间环境中影响航天器长寿命的敏感要素；b.分析航天器的内部组成及内部功能，确定航天器的内部组成中影响航天器长寿命的敏感要素；c.根据所述敏感要素，设计长寿命航天器。2.根据权利要求1所述的基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法，其特征在于，所述外部空间环境中影响航天器长寿命的敏感要素包括：冷热交变、大气阻力、辐射总剂量、高能带电粒子、微流星体及空间碎片以及原子氧和紫外辐照。3.根据权利要求1所述的基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法，其特征在于，所述航天器的内部组成中影响航天器长寿命的敏感要素包括：单机产品的寿命和消耗品的余量。4.根据权利要求1所述的基于敏感要素覆盖的长寿命航天器的设计方法，其特征在于，在所述c步骤中，设计长寿命航天器的方法包括以下步骤：(1)针对冷热交变设计长寿命航天器；(2)针对大气阻力设计长寿命航天器；(3)针对辐射总剂量设计长寿命航天器；(4)针对高能带电粒子设计长寿命航天器；(5)针对微流星体及空间碎片设计长寿命航天器；(6)针对原子氧和紫外辐照设计长寿命航天器；(7)针对单机产品的寿命设计长寿命航天器；(8)针对消耗品的余量设计长寿命航天器。5.根据权利要求4所述的基于敏感要素覆盖的长寿...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宏，张伟，张永，魏传锋，王为，王岩，李涛，李志海，夏侨丽，李伟，刘铭，张健，
申请(专利权)人：北京空间技术研制试验中心，
类型：发明
国别省市：北京,11