衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)第5p系統(tǒng)的整體性課件

1、2022/8/7第 1 頁二、衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程2022/8/7第 2 頁飛行器現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程2.1 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2.2 衛(wèi)星的設(shè)計(jì)要求2.3 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的約束要求2.4 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的一般程序2022/8/7第 3 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì) 衛(wèi)星：進(jìn)入并適應(yīng)外層空間環(huán)境，能在這種特殊環(huán)境下完全自動(dòng)化運(yùn)行和工作，以服務(wù)于地上人類的特定需求的一類工程技術(shù)的人造物體。2022/8/7第 4 頁 衛(wèi)星是一種工程產(chǎn)品，因此具有一般工程產(chǎn)品的特性：系統(tǒng)整體性質(zhì)、系統(tǒng)層次性質(zhì)。 衛(wèi)星又是一種天上的產(chǎn)品，因此又具有其極強(qiáng)的個(gè)性：對(duì)特殊環(huán)境的適應(yīng)性、高度自動(dòng)化性、高風(fēng)險(xiǎn)性及不可

2、維修性。衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2022/8/7第 5 頁 系統(tǒng)的整體性 “整體大于它的各部分的總和”貝塔朗菲 應(yīng)將衛(wèi)星整體性質(zhì)和功能的求得和衛(wèi)星整體的優(yōu)化自始至終列為設(shè)計(jì)工作的首要目標(biāo)。 避免脫離整體功能和整體優(yōu)化原則，避免把局部當(dāng)整體，突出局部和以局部?jī)?yōu)化來取代整體優(yōu)化。衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2022/8/7第 6 頁 系統(tǒng)的層次性 衛(wèi)星設(shè)計(jì)師首先應(yīng)該清楚他們所承擔(dān)的項(xiàng)目位于哪一個(gè)層次，并且要做到工作確實(shí)“到位”： 要把所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目放在它應(yīng)該位于的層次上； 要把所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目置于它所在層次的恰當(dāng)位置。 實(shí)際工作中，會(huì)出現(xiàn)如下兩種錯(cuò)誤： 不重視系統(tǒng)層次到位，對(duì)上一層次

3、不清楚； 工作“錯(cuò)位”，做非本層次或非本位置上的工作衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2022/8/7第 7 頁 對(duì)特殊環(huán)境的適應(yīng)性 對(duì)運(yùn)載器環(huán)境的適應(yīng)性 衛(wèi)星從發(fā)射到在軌運(yùn)行所面臨的有運(yùn)載器環(huán)境和外層空間環(huán)境，還有返回過程的環(huán)境。 運(yùn)載器為衛(wèi)星提供合適的裝載空間和條件；運(yùn)載器飛行產(chǎn)生震動(dòng)、過載、沖擊、熱、電磁干擾等 對(duì)外層空間的適應(yīng)性 自然環(huán)境、誘導(dǎo)環(huán)境和人為環(huán)境等 對(duì)返回環(huán)境的適應(yīng)性 力學(xué)環(huán)境、熱環(huán)境和電離環(huán)境等衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2022/8/7第 8 頁 高度自動(dòng)化性 衛(wèi)星在其工作壽命期間，根據(jù)設(shè)計(jì)的程序和地面遙控指令，自動(dòng)地運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)其信息獲取、處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)热?/p>

4、務(wù)。 衛(wèi)星在遠(yuǎn)離地面的空間軌道上運(yùn)行和工作，它與地面上的同層次的系統(tǒng)衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)系。衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2022/8/7第 9 頁 高風(fēng)險(xiǎn)性 衛(wèi)星的高風(fēng)險(xiǎn)性一是體現(xiàn)在發(fā)射過程中的高風(fēng)險(xiǎn)性，其二是衛(wèi)星自身帶有一定量的危險(xiǎn)品，包括爆炸螺栓、推進(jìn)系統(tǒng)等。 衛(wèi)星是“一次性”使用產(chǎn)品，要求衛(wèi)星設(shè)計(jì)時(shí)使其工作壽命期間的失效概率設(shè)計(jì)到最小，不致發(fā)生整星失效的事件。 不可維修性衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2022/8/7第 10 頁 衛(wèi)星設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)人員應(yīng)用航天動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程熱物理、工程控制論、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、推進(jìn)技術(shù)等學(xué)科知識(shí)通過分析綜合和創(chuàng)造思維，

5、將設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為一組能完整描述衛(wèi)星的參數(shù)的過程。衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2022/8/7第 11 頁 衛(wèi)星設(shè)計(jì)具有一般工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：順序性和創(chuàng)造性。 衛(wèi)星設(shè)計(jì)具有不同于一般工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：（1）由運(yùn)載器有效載荷引發(fā)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)（2）適應(yīng)外層空間環(huán)境引發(fā)出的設(shè)計(jì)特點(diǎn)（3）由特殊一次使用性引發(fā)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)（4）由單件生產(chǎn)引發(fā)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星及衛(wèi)星設(shè)計(jì)2022/8/7第 12 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星的設(shè)計(jì)要求 衛(wèi)星設(shè)計(jì)要求是衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)的依據(jù)，它是通過分析、計(jì)算、綜合、權(quán)衡衛(wèi)星與其外部環(huán)境之間的相互關(guān)系和作用而得到的。2022/8/7第 13 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及

6、其一般過程 衛(wèi)星的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)衛(wèi)星需要達(dá)到一定的目的，同時(shí)又要受到現(xiàn)實(shí)條件的制約。 衛(wèi)星設(shè)計(jì)遵循“先高后低、先外后內(nèi)”原則，因此技術(shù)要求也有層次性。2022/8/7第 14 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星的設(shè)計(jì)要求 衛(wèi)星設(shè)計(jì)要求可分為目標(biāo)性設(shè)計(jì)要求和約束性設(shè)計(jì)要求2022/8/7第 15 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的約束要求 內(nèi)部約束條件：衛(wèi)星的功能基線，如規(guī)定的軌道類型、衛(wèi)星的軌道高度、衛(wèi)星的重量、有效載荷對(duì)衛(wèi)星的特性要求(指向精度、控制方式、電源功率等)以及各種技術(shù)接口，這類約束條件可以說是一種內(nèi)部約束條件，是必須要達(dá)到的目標(biāo)。 外部約束條件：如運(yùn)載火箭、發(fā)射場(chǎng)、地面測(cè)控系統(tǒng)和地面應(yīng)

7、用系統(tǒng)以及衛(wèi)星研制的周期和費(fèi)用。這些約束條件不是衛(wèi)星本身，而是衛(wèi)星系統(tǒng)外部的接口特性和使用部門提出的要求。衛(wèi)星設(shè)計(jì)時(shí)，這類約束條件也必須得到滿足，且必須協(xié)調(diào)一致。2022/8/7第 16 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的一般程序 衛(wèi)星型號(hào)的全任務(wù)周期2022/8/7第 17 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的一般程序 衛(wèi)星的外部設(shè)計(jì)，也稱為外部環(huán)境設(shè)計(jì)是衛(wèi)星設(shè)計(jì)程序的第一步，要進(jìn)行如下工作： (1) 明確衛(wèi)星在其外部工程環(huán)境所構(gòu)成的整體中所處的地位，明確衛(wèi)星與這個(gè)整體及其中的統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)之間的關(guān)系； (2) 明確衛(wèi)星面臨的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和人力的支持和限制條件； (3) 明確衛(wèi)星儲(chǔ)運(yùn)、發(fā)射、運(yùn)行和返回過程中的人工的和自然的環(huán)境。2022/8/7第 18 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的一般程序 衛(wèi)星概要設(shè)計(jì) 目的是發(fā)現(xiàn)和確定新的航天需求，提出衛(wèi)星系統(tǒng)及衛(wèi)星應(yīng)用的新概念，分析可能的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑。 研究?jī)?nèi)容包括：衛(wèi)星系統(tǒng)及應(yīng)用新概念研究，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、任務(wù)分析、工程系統(tǒng)組成、任務(wù)運(yùn)行研究、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、費(fèi)用效益與風(fēng)險(xiǎn)分析等。2022/8/7第 19 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的一般程序立體測(cè)繪衛(wèi)星2022/8/7第 20 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的一般程序同軌立體成像示意圖2022/8/7第 21 頁衛(wèi)星設(shè)計(jì)及其一般過程 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的一般程序異軌立體成