國際空間站鑒定和驗收環境試驗要求與GJB 1027A對比及分析

陳金明，李春楊，付仕明

（1. 北京衛星環境工程研究所，北京100094；2. 中國空間技術研究院 載人航天總體部，北京 100094）

0 引言

美國航空航天局的約翰遜空間中心、加拿大航天局和意大利航天局針對國際空間站研制任務，為國際空間站組件的結構模擬件和飛行件鑒定環境試驗與驗收環境試驗提出了統一的試驗要求[1]。該環境試驗要求除了詳細規定組件的結構模擬件和飛行件的主要試驗內容、試驗程序及試驗條件允許偏差之外，對飛行件的飛行試驗也作了規定。同時還對參試人員的知識和技能提出了明確要求。

除了美國、加拿大和意大利所承擔的國際空間站各系統、各艙段須采用本試驗要求外，其余成員國所承擔的系統、艙室也應優先考慮本要求所作出的各種規定。

1 試驗條件允許偏差

國際空間站組件的環境試驗條件允許偏差見表1。

表1 試驗條件最大允許偏差Table 1 Maximum allowable tolerances on test conditions

續表1

該試驗條件允許偏差與 GJB 1027A—2005[2]在以下方面存在差異：

1）溫度條件。國際空間站的試驗溫度允許偏差為±3 ℃，而GJB 1027A—2005試驗低溫允許偏差為 0～+4 ℃，高溫允許偏差為-4～0 ℃?？梢?，國際空間站的試驗溫度允許偏差比GJB 1027A—2005要嚴格。

2）振動頻率條件。國際空間站振動試驗的頻率允許偏差分成兩個部分，即≥25 Hz時為±2%、＜25 Hz 時為±0.25 Hz，而GJB 1027A—2005振動試驗頻率允許偏差為±2%。

3）對于隨機振動試驗和噪聲試驗，國際空間站的試驗條件允許偏差比GJB 1027A—2005要稍嚴一些。

2 鑒定試驗

國際空間站組件鑒定試驗包括部組件鑒定試驗、結構模擬件鑒定試驗和飛行件鑒定試驗3部分。

2.1 部組件鑒定試驗

國際空間站部組件鑒定試驗的基線內容見表2。如果部組件由多種類型單機產品組成，則需要對每種產品類型進行試驗。

表2 國際空間站部組件鑒定試驗基線Table 2 Component qualification tests of International Space Station

表3列出了GJB 1027A—2005標準部組件鑒 定試驗基線內容，共包括15項。

表3 GJB 1027A—2005部組件鑒定試驗基線Table 3 Component qualification tests of GJB 1027A—2005

經表2和表3的對比，兩者的主要差異為：

1）國際空間站部組件試驗要求認為濕度試驗是不需要做的，而GJB 1027A—2005則把氣候試驗當作“經評價要求做的”試驗，但沒有濕度試驗。

2）國際空間站部組件鑒定試驗包括泄/復壓試驗和電暈放電試驗，但GJB 1027A—2005部組件鑒定試驗不包括這2項試驗。

3）GJB 1027A—2005部組件鑒定試驗包括檢查、爆破壓力和磁試驗，但國際空間站部組件鑒定試驗不包含這3項試驗。

2.2 結構模擬件鑒定試驗

結構模擬件鑒定試驗包括靜力試驗和模態試驗。

靜力試驗以驗證結構滿足強度和剛度要求的能力，并具有設計冗余以承受在工作壽命期內發生的最大載荷。

模態試驗用來確認或驗證分析中所提出的動力學模型，驗證結構設計的有效性。

2.3 飛行件鑒定試驗

飛行件鑒定試驗主要包括功能試驗、電磁兼容試驗、噪聲試驗、壓力/漏率測試4項。

執行鑒定試驗的飛行件一般不進行發射。對于不能單獨進行試驗的飛行件，可用模擬件代替。如果飛行件能用面板數據處理器進行控制，則可把飛行軟件植入控制計算機進行試驗。

3 驗收試驗

國際空間站部組件驗收試驗主要包括部組件驗收試驗和飛行件驗收試驗。

3.1 部組件驗收試驗

國際空間站的部組件驗收試驗基線內容見表4。如果部組件由多種類型單機產品組成，則需要對每種產品類型進行試驗。

表4 國際空間站部組件驗收試驗基線Table 4 Component acceptance tests of International Space Station

表5列出了GJB 1027A—2005部組件驗收試 驗基線內容，共包括13項。

表5 GJB 1027A—2005部組件驗收試驗基線Table 5 Component acceptance tests of GJB 1027A—2005

經表4和表5的對比，兩者的主要差異為：

1）國際空間站部組件驗收試驗包括老化、耐氧和電暈放電試驗，但GJB 1027A—2005部組件驗收試驗不包含這3項試驗。

2）GJB 1027A—2005部組件驗收試驗包括檢查、磨合、檢驗載荷、電磁兼容和磁試驗，但國際空間站部組件驗收試驗不包含這5項試驗。

3.2 飛行件驗收試驗

飛行件需要驗證操作需求，也要驗證功能和性能需求[3-5]。飛行件驗收試驗包括功能試驗、電磁兼容試驗、壓力/漏率測試、毒氣釋放試驗、噪聲試驗、質量特性測試等6項。

4 飛行試驗

國際空間站組件飛行試驗包括鑒定組件的飛行試驗和飛行件的鑒定飛行試驗。

當直接用鑒定組件進行飛行試驗時，應對鑒定組件的試驗要求進行適當修改，降低其應力量級。對于裝配了鑒定組件的飛行件，也要進行相同的飛行試驗，即可以按照驗收要求或與本文要求一致作原型飛行試驗。

飛行件的鑒定飛行試驗應降低鑒定試驗量級和縮短試驗時間。裝入該飛行件的所有部組件應經過了原型飛行試驗或地面鑒定試驗和驗收試驗。

5 結束語

針對國際空間站研制任務，成員國制定了詳細且嚴格的組件環境試驗要求，并對該要求進行了多次修訂。經過調研分析，我們認為以下幾方面值得借鑒：

1）把組件泄漏率測試和組件質量特性測試歸入環境試驗要求并對檢測方法進行嚴格規定和說明；2）國際空間站的組件環境試驗技術參數大部分與我國GJB 1027A—2005所規定的相同，只有一小部分稍有差別；3）針對國際空間站工作特點，制定了氧氣兼容（耐氧）試驗和毒氣釋放試驗要求；4）對飛行試驗和再試驗制定了相應的要求；5）為降低研制成本和加快研制速度，制定了非關重件試驗要求。

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[1] Johnson Space Center. Qualification and acceptance environmental test requirements: International Space Station program[S]. Revision U. National Aeronautics and Space Administration International Space Station Program, 2003-03-28

[2] GJB 1027A—2005 運載器、上面級、航天器試驗要求[S], 2005-12-12

[3] 祝耀昌, 王建剛, 張建軍. GJB 150A與GJB 150內容對比和分析（一）[J]. 航天器環境工程, 2011, 28(1): 5-10

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[4] 祝耀昌, 王建剛, 張建軍. GJB 150A與GJB 150內容對比和分析（二）[J]. 航天器環境工程, 2011, 28(2): 110-114

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[5] 祝耀昌, 魏萊, 程叢高. GJB 150/150A、GJB 4239和MIL-STD 810F/G的特性和相互關系分析[J]. 航天器環境工程, 2012, 29(3): 243-249

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