在轨可更换模块对接接口技术综述

针对航天工程上对航天器进行模块更换的在轨服务与维护技术需求,梳理了国内外在轨可更换模块对接接口技术的研究进展和成果。从对接接口与机械臂动作特点出发,重点对其技术需求、功能原理、性能指标等进行了综述,对国内外在轨可更换模块对接接口技术的差距进行了对比分析,并提出了我国在轨可更换模块对接接口关键技术的发展方向。

基于层次模型的外场可更换模块故障注入方法

为了解决因外场可更换模块本身复杂性和故障注入器访问深度限制,导致测试性验证试验时故障注入不充分的问题,提出基于层次模型的外场可更换模块故障注入方法.基于层次相关性模型对装备状态空间中故障行为进行分析,实现对故障注入的等效性识别;提出基于信号模型的故障模拟方法,实现对故障的复现;结合受试对象的结构特点和可用的故障注入手段,提出面向外场可更换模块的故障注入方法.实例验证表明,采用上述方法可以准确模拟故障信号,有效挖掘现有故障注入手段的潜力,大幅度增加有效注入的故障样本量.

外场可更换模块体系下测试性验证试验发展研究

以外场可更换模块(LRM)为基本组成单元的综合模块化系统已成为现代军用装备电子系统的发展趋势;LRM是装备二级维修保障体系的关键技术之一,其测试性是实施装备二级维修保障体系的关键因素,在LRM的生产定型阶段对其进行测试性验证试验具有很大必要性;目前国内外并没有专门针对LRM体系的测试性验证试验研究;文中对LRM体系下测试性验证试验实施的相关技术研究现状进行了总结,指出了LRM在电气和机械方面的特性对LRM体系下进行测试性验证试验造成的不利影响,并对这一领域进一步研究的关键技术和发展方向进行了展望。

基于SOIS的在轨可更换模块接口设计

针对航天器对在轨维修、硬件更换、功能升级等在轨服务的需求迫切性问题,提出了在轨可更换模块的接口设计方法。将SOIS(航天器星载接口业务)协议运用于ORU(在轨可更换模块)接口设计中,借助SOIS对星载软硬件设备进行协同设计,降低ORU的设计开发成本,提高ORU的适用范围,便于模块更换的实现。基于在轨更换的应用场景,分析了ORU接口的设计需求。在此基础上,给出了ORU体系结构,完成了ORU接口的机、电、热设计。

LRM现场可更换模块结构研究

介绍了LRM模块的国内外研究状况,通过研究国外ASAAC标准、VITA标准,研究建立了具有自主知识产权的LRM结构设计规范,对LRM模块的结构分类和冷却形式进行了叙述,实现了LRM模块的机械结构、热接口、信号定义的标准化;同时研究了LRM模块与各种冷却方式集成安装箱的兼容性,为实现LRM模块化奠定了基础。

基于多信号模型的现场可更换模块测试性建模与分析

基于多信号模型的测试性建模与分析为测试性设计提供了一条崭新的思路,但测试性建模过程所需的测试性信息却难以准确、完备地获取,进而使测试性建模过程变得非常困难,指出正确获取测试性信息的关键是要消除产品设计人员和建模人员之间存在的知识隔层;分析了多信号模型的8个要素,结合工程实践给出了测试性信息的获取方法和测试性建模的工程化操作流程,工程化操作流程包括:确定结构层次、故障模式影响分析、信号流分析、测试分析共4个步骤;以某现场可更换模块为例,完成了测试性建模与分析;结果表明,给出的测试性信息获取方法和工程化操作流程在实际工作中是可行的、有效的;测试性建模、分析的结果能够在设计阶段较准确的评估测试性设计是否满足既定的指标,并为测试性设计的进一步改进指明方向。

航天器在轨可更换模块机构与结构设计

航天器常在其任务中出现功能失效,造成巨大的损失,而在轨模块更换技术则是利用空间机械臂自主对可接受在轨服务航天器进行故障模块更换、升级、补充消耗品等。通过对在轨可更换模块在轨服务的任务、在轨可更换模块的组件构成,从而得出在轨可更换模块的机构设计方案,进而又对在轨可更换模块进行结构设计,利用SolidWorks软件建立该结构的三维模型,实物模型验证了其可行性。

液冷现场可更换模块LRM热设计

本文主要介绍了液体透流式现场可更换模块 L RM的研制背景、过程、实验方法及冷却性能分析 ;为高功率密度电子设备的热设计提供有效的指导方向 。

单点锁紧装置后基座模块化更换虚拟建造分析

针对FPSO单点系泊系统锁紧装置插板和局部结构因反复焊修导致的焊接裂纹问题,提出一种模块化更换方案,以提高焊接质量、结构可靠性和现场施工效率。采用模块化更换方法,通过热弹塑性数值模拟评估单点锁紧装置后基座更换过程中的焊接变形,优化焊接顺序和坡口设计,以控制焊接过程中的变形和残余应力。同时,考虑模块边界设计和不同模块类型的特殊需求,以适应FPSO单点舱复杂结构的多样性。模拟结果显示,优化后的模块化更换方案实现了焊接变形的最小化,有效控制了焊接变形,保证了后基座模块化更换的装配精度,确保了与安装平面误差在可控范围内。模块化更换方案是一种有效的解决FPSO单点锁紧装置插板和局部结构焊接裂纹问题的方法,为后续相关在线维修或坞修提供参考。

基于蜜蜂进化型遗传算法在轨模块更换的卫星舱布局优化设计

为了解决卫星舱布局优化问题,提出一种加入启发式规则的蜜蜂进化型遗传算法(BEGA),进而改善在采用遗传算法求解卫星舱布局优化时的性能。BEGA算法对交叉操作的改进可以增强种群最优个体所包含信息的开采能力,随机个体的加入又能提高算法的勘探能力,从而避免算法过早地收敛。同时为了实现在轨模块更换,通过计算更换模块和待布物之间干涉量,来求出在轨可更换模块的合理拆装路径,此方法可以有效满足模块更换的各项性能指标。最终实现在轨可更换模块的卫星舱布局优化。仿真试验表明:BEGA算法可以有效求出安装路径,而且与标准遗传算法(SGA)相比较,BEGA具有较好的包络圆半径、转动惯量、成功率。

面向在轨模块更换的高级信号接口模块设计研究

针对在轨模块更换任务中接口的即插即用特性进行了分析研究,给出一种用于解决在轨模块更换任务中完成电信接口向统一的即插即用串行总线转变的高级信号接口模块设计。分析了ASIM的基本设计原理以及设计技术指标,给出ASIM的硬件结构模型以及软件结构模型,进而完成了ASIM软硬件设计。研究内容为实现航天器在轨模块接口统一、即插即用以及在轨模块更换奠定了基础。

在轨模块更换任务动力学与控制仿真系统

航天器在轨模块更换任务的总体仿真是对总体方案进行系统性分析和论证的重要手段。文章基于天基平台在轨模块更换技术的研究,搭建了在轨模块更换仿真演示验证系统,介绍了仿真系统总体架构,建立了包括空间环境、轨道、动力学、控制、电源、测控等各分系统在内的仿真系统。重点对交会对接、在轨模块更换过程涉及的航天器平台及机械臂的动力学特性、控制方法等进行了仿真建模,并通过一个仿真实例,验证了所提出控制算法的有效性。

在轨模块更换技术综述

在轨模块更换是在轨服务的重要组成部分,描述了在轨模块更换的概念分类,对在轨模块更换进行需求分析,介绍了在轨模块更换的关键技术,并分析了在轨模块更换技术的发展趋势。

在轨维护模块更换适配器的研制

随着空间飞行器的组成和功能日趋复杂,通过在轨维护模块更换技术保证其在复杂空间环境下的持久、可靠运行,具有重大经济和战略价值。通过对国外在轨维护模块更换技术进行梳理,并着重对适用于微小、中型模块的可更换模块适配器,立足于现代成熟制造加工技术,应用功能分析法进行自主创新设计。经检测所研发的模块更换适配器符合设计预期,推动了我国在轨维护模块更换技术多样化的发展。

在轨模块更换军事需求分析

在轨模块更换是在轨服务技术的一项重要应用。根据在轨模块更换的军事需求,从作战目的、作战任务、作战能力、作战应用等方面进行了分析,为在轨模块更换在未来空间任务中的应用提供了理论参考。

LRM模块及其相关标准

LRM模块是第四代综合式航电系统的硬件基础,具有标准化程度高,便于维护的特点,可以将三级维护简化为二级维护,缩短研制周期,减少全寿命成本。目前包括美国在内的各国都已经或正在发展基于LRM模块的航电系统。文中介绍并比较了目前各主流LRM模块标准,认为VITA48模块在技术开放性、技术难度、兼容性等指标上都有着良好的表现,较适合我国实际情况。建议以其为基础,建立我国自己的LRM模块设计标准和规范。

综合因素对模块封装设计的影响

讨论了综合模块化航空电子系统中影响现场可更换模块(LRM)封装的各个关键要素,重点分析了这些要素间的关联性,以及外部因素对模块封装的综合性影响。同时,对国内新一代飞机平台上的航空用LRM封装标准化提出了一些看法和建议。

一种军用LRM模块的新型插拔装置

为了解决LRM模块尤其是液冷LRM模块在安装箱内快速安装和拆卸、满足日益苛刻的短时维护雷达的需求,实现雷达外场二级维护要求,设计了一种军用LRM模块新型插拔装置。插拔装置由两部分组成:锁紧机构和锁定器。锁紧机构安装在LRM模块的前面板上,锁定器安装在模块安装箱上,通过两者之间的压接和分离实现LRM模块在安装箱上的快速安装和拆卸。

一种机载高安全高可靠数据存储模块的设计

针对综合化、模块化航空电子系统架构中现场可更换模块的设计特点,讨论了一种机载高安全、高可靠的大容量Nand-Flash数据存储模块在符合ARINC653标准的分区操作系统中的设计方法,具有Flash驱动层、Flash管理层、文件系统层架构。通过采用应急关键数据销毁的方式保障系统的高安全性,通过采用坏块管理、损耗均衡以及可信恢复性文件系统的方式保障系统的高可靠性。对数据存储模块进行了不同层级、不同文件大小的读写测试,应急毁钥测试和可靠性测试,测试结果表明模块满足设计要求,可以应用于需要高可靠性和高安全性的航空电子领域。

LRM模块化车载电子设备设计

针对新型车载电子设备小型化、轻量化和标准化的设计要求,以及严格的环境适应性和电磁兼容性要求,借鉴现代航空电子系统中现场可更换模块(LRM)的设计理念,提出了一种新型LRM模块化车载电子设备设计方法,分析了现有LRM标准的共同点以及在车载应用场景中的不足,给出了电气接口、结构防护、散热处理、携行设计和在线管理等方面的优化改进设计。通过样机试制和实物测试验证了工程实施的可行性,为下一步推广应用奠定了基础。