航天器總體設計與試驗標準體系構建及運行

張熇 張正峰 溫博 郭梅

（北京空間飛行器總體設計部，北京，100094）

經過50多年的發展，我國已經發展形成了載人航天、月球與深空探測、北斗衛星導航系統、對地觀測、風云氣象、通信廣播、空間科學與技術試驗、空間安全等多個系列航天器，實現了大、中、小、微型航天器的系列化、平臺化發展。我國航天器的系統設計和研制水平得到顯著提高。

隨著我國航天事業的蓬勃發展，航天工業部門和科技人員對技術標準和行業規范的需求也越來越明顯，標準體系的建設工作十分重要。標準體系作為一定范圍內的標準，是按其內在聯系形成的科學的有機的整體[1]。幾十年來，集團標準體系建設和應用為航天器設計與研制、技術發展和技術應用起到了很好的引導和規劃作用。

航天器總體設計與試驗技術是航天器研制的核心技術，航天器總體與試驗標準體系是集團標準體系的核心組成部分，是按照航天器設計與研制實踐進行構建的標準化有機整體。近十年，隨著我國航天器總體設計與試驗技術的飛速發展，原有標準體系的框架和標準存在一定的滯后性，各層級標準橫向不一致，體量不均衡，領域間標準交叉情況也較為突出。因此，對航天器總體設計與試驗標準體系進行重新構建十分必要，通過體系構建，在集團范圍內規范和協調總體設計與試驗領域的各項活動，促進技術經驗的固化，使技術更好地服務于航天器設計與研制。

1 航天器總體設計與試驗標準體系的構建

1.1 構建需求

標準體系應隨著航天器技術的快速發展而做出動態性、適應性調整，在一定時期更好地凝練成果，指導和支撐專業發展需求[2]。航天器總體設計與試驗標準體系是集團卓越標準體系的一個子體系，需要及時的進行構建與運行維護。

通過對航天器總體設計與試驗標準在集團標準體系中的分布情況、應用情況分析和橫向一致性評估等工作，發現原標準體系存在以下問題。

a）航天器總體設計與試驗標準橫向不一致，部分共性標準重復設置需要進行整合；存量標準的應用情況參差不齊，需給出保留、廢止和修訂的建議。

b）標準體系框架結構存在不完善的情況，與其他類別存在著一定的交叉和重復，需要對部分類別進行梳理和細化。

c）部分標準制定時間較長，和當前的型號實際研制情況有較大的差別，對不再使用的部分標準建議廢止，同時結合實際需求對部分標準進行修訂或整合，以提高對工作的指導性。

d）相關標準在各專業方向的分布和體量不均衡，部分專業方向有缺項，部分專業方向顆粒度不一致，各分支標準數量和體量不均衡的情況，需要進一步研究、補充和完善。

1.2 構建目標與思路

航天器總體設計與試驗標準子體系構建的目標是服務于集團航天標準化體系建設，構建形成航天器總體設計與試驗標準體系框架，梳理和框架相對應的標準明細表，確保標準體系分支明確、覆蓋全面。涵蓋的存量標準橫向一致，體量均衡；提前布局，補充增量標準，支撐航天器總體與試驗專業技術發展，打造“一個CASC、一套標準”的新格局，助力集團公司高質量發展。

構建思路主要包括以下內容。

a）保持協調匹配。航天器總體設計與試驗標準是集團卓越標準體系的組成部分，其構建要與集團標準體系協調、匹配，進行完善和補充。

b）厘清層次定位。厘清航天器總體設計與試驗專業在 “集團—院—廠所”三級的標準層次、界面與定位，確保航天器總體設計與試驗標準體系層次清晰、界面清晰、定位明確。

c）提煉領域共性。梳理航天器各領域總體設計與試驗技術中的共性標準，使集團內各領域共性技術標準合并統一、協調一致、共同遵循。

d）突出領域特色。梳理載人航天、月球與深空探測、遙感、導航、通信、氣象等各領域航天器總體設計與試驗技術中的特色標準，做好急需標準的計劃布局。

e）跟蹤技術發展。航天器總體設計與試驗專業涉及的技術領域廣，相關的新學科、新概念不斷出現，新技術不斷應用，應及時策劃補充新的標準，凝練經驗、固化成果，牽引后續技術發展。

1.3 體系框架設計

航天器總體設計與試驗標準體系構建是以集團各領域航天器型號設計與研制過程涉及的技術為標準化對象，針對航天器總體設計要素進行逐層識別，形成滿足應用需求的標準體系。航天器總體設計與試驗標準體系框架如圖1所示。

圖1 航天器總體設計與試驗標準體系框架圖

1.3.1 設計標準

在總體設計技術標準分支的構建中，考慮航天器自身系統設計標準以及航天器與運載火箭、發射場、測控系統、應用系統等工程系統接口分開設置，工程系統層面的接口要求和接口規范類標準放在“系統間接口分支標準”中。總體設計技術標準按照“航天器總體設計通用技術標準”和“航天器領域總體設計技術標準”分開設置。

總體設計通用技術包括任務規劃分析與設計、軌道與星座設計、飛行程序設計、動力學分析與設計、氣動力與氣動熱分析、信息流設計、天地一體化測控通信鏈路設計、構型與布局、任務仿真與驗證、電磁兼容性設計與分析、空間環境分析與防護等[3]。

各領域航天器總體技術包括空間科學與探測航天器總體技術、載人航天器總體技術、通信與導航衛星總體技術、遙感衛星總體技術、氣象衛星總體技術、返回與技術試驗衛星總體技術、小微納衛星總體技術等，這些領域特色技術形成了一批特色技術標準。如空間科學與探測領域的月面環境模擬方法、載人領域的交會對接設計技術、導航領域的星間接口要求等。對領域特色技術標準的及時制定和提前謀劃，可以更好地服務和支撐后續型號的研制。

1.3.2 試驗標準

試驗標準分支分為“通用基礎類試驗標準”和“系統總體試驗標準”2個方面。航天器研制過程通用的空間環境試驗以及力、熱、電磁環境等常規試驗歸于通用基礎類試驗[4]。系統總體試驗設置4個分支。其中， “地面試驗標準”包括航天器特色系統試驗技術，如返回器空投試驗、衛星雜散光試驗室測試方法、整器微振動試驗方法，以及月球及深空領域探測器的著陸下降、起飛上升、返回再入等專項試驗方法等標準； “飛行試驗標準”包括航天器在軌飛行測試、試驗、飛行評定等標準； “總裝與測試標準”包括航天器總裝階段涉及的總裝、運輸、貯存等要求、方法類標準； “綜合測試標準”包括系統級電性能測試相關標準。試驗標準分支的構建可以覆蓋航天器系統級地面試驗、總裝、集成、測試與在軌飛行過程中的全部測試與試驗。

1.4 體系構建原則

a）系統性。根據航天器總體設計和試驗的要素，對標準進行合理分類，統籌考慮各領域航天器共性基礎標準和特色標準進行分支設置，運用體系思維對各領域查漏補缺，確保系統完整。

b）實用性。根據航天器總體設計和試驗中存在的問題，確定未來標準體系的工作重點及發展方向，最大限度地用具體方法、要求和過程來指導型號的研制，進一步提高標準的有效性和可操作性，以標準升級助推質量提升。

c）穩定性。根據當前存量標準現狀，進行分支的構建。對標準進行整合，及時剔除冗余，避免重復，確保各分支體量均衡，結構穩定。

d）先進性。考慮未來航天器技術發展所需標準情況，提前謀劃布局，系統地梳理目前已有標準中在各領域航天器總體設計與試驗尚未覆蓋的、同時又是急需的各類標準，形成增量標準清單納入體系，支撐后續標準編制。

2 標準運行體系

2.1 組織運行體系

航天器總體設計與試驗標準技術面廣、應用鏈長，特別是一些標準涉及部門多，存在相關方立場不一致、協調難度大等問題，需要形成一個高效的標準化協調推進機制，形成多單位、多部門協同推動標準的制定和實施的工作格局。既發揮好以集團標準化技術委員會的統一管理和綜合協調職責，又充分發揮專業組在相關領域內標準的制定、實施及監督作用。

專業組可統籌本專業領域各單位各部門，進行標準的需求提出、標準制定、整合修訂，貫徹落實上級有關標準化工作的戰略部署和工作要求，研究提出本專業領域標準化技術規劃建議和工作計劃。

2.2 宣貫培訓體系

為確保標準高質量地制定和正確地貫徹實施，需要建立一套跨單位、跨部門，多層級的教育培訓體系[5]。在具體標準編制之前，對制定標準的相關人員及時進行培訓，確保標準制定的總體要求得到貫徹和落實。在標準發布后，對每項標準均應進行培訓，特別對總體設計指南性標準、試驗方法類標準要培訓到位，指導標準正確貫徹實施，確保標準規范的應用人員和執行人員及時掌握相關的要求。

2.3 貫徹與監督執行

標準的貫徹、實施是標準體系構建工作的重要環節[6]，體系能否有效運行，指導航天器的設計研制，依賴于標準的正確貫徹、實施和控制。

標準專業組負責本專業領域范圍內的標準宣貫及技術交流。負責標準實施情況分析，提出改進建議。為保證標準規范的正確執行，建立相應的監督檢查機制。各單位標準化專業人員在標準規范正式發布之后，應深入相關業務部門，檢查標準規范的貫標情況，發現問題及時指出，保證標準規范的正確貫徹和執行。各單位需對標準應用效果數據進行采集和分析，在此基礎上促進標準的不斷升級、修正和優化，形成良性循環。

3 存在的問題和建議

3.1 國際標準培育意識仍需加強

隨著航天領域國際交流合作的日益深化，以中國標準“走出去”帶動中國產品、技術“走出去”也是我國在標準化領域的戰略規劃之一[7]。在航天器總體設計與試驗領域，已形成了《航天系統——航天器空間碎片減緩詳細要求》 《航天系統——GEO衛星多星共位設計指南》及《航天器系統級RF性能緊縮場測試》等3項ISO標準。但整體數量偏少，各單位凝練先進技術爭取國際標準制定的意識不強，尚需建立健全有效的國際標準化工作機制，積極培育國際標準。

各航天器領域也需及時總結技術經驗，制定國際標準。如嫦娥四號著陸器搭載的科學載荷已經與瑞典、荷蘭等國航天組織達成了良好的國際合作；月球中繼衛星、火星環繞器等均具有一定的國際合作前景。后續應積極謀劃，制定標準，爭取國際話語權。

3.2 標準體系表需及時進行動態維護

對于標準體系，在一段時間內缺乏維護，就會存在標準要求過低、新要求未落實到標準、標準橫向不一致等問題。在航天器總體設計與試驗標準體系構建后，應堅持問題導向，各單位標準化管理人員及時搜集體系中存在的問題，安排好存量標準的升級和缺項標準的補給，做到動態維護、定期更新。

聯合各領域航天器總體研制單位，共同維護技術標準體系。前期應圍繞型號研制，主要解決通用的技術標準和基礎標準的維護，后續再重點突破新技術應用和領域特色技術標準。充分發揮標準在航天事業發展中的技術引領作用，促進航天器總體設計和試驗技術的發展。

3.3 標準協調溝通平臺有待建立

航天器總體設計與試驗標準涉及單位多、應用人員數量大，但目前集團內仍缺乏統一的標準制訂、發布與查詢平臺。在標準制訂前，對制訂需求、牽頭單位、標準內容往往缺乏有效溝通，不易在標準規劃時充分反映本領域各相關單位意見。因此，有必要建立集團內統一的標準溝通平臺，及時把各單位質量部門、業務部門和一線設計師等提供的意見和建議信息共享和分析，在指導航天器設計和研制的同時，更有利于促進標準工作的持續、健康、良性發展。

4 體會

在以往的標準體系建設中，大多堅持在沉淀總結成熟技術經驗的基礎上形成標準，這種情況已不能滿足航天器研制的發展需要。 “型號未動，標準先行”已經成為開展標準化工作的新要求。在航天器總體設計與試驗技術標準體系框架構建過程中，充分結合了專業發展經驗、專業發展現狀、未來發展需求進行了系統性構建，既能夠與集團標準體系協調統一，又充分體現了專業特點和發展需求，可為航天器總體技術發展提供支撐。

為保證體系有效運行、指導型號研制，后續還應持續加強標準規范的宣貫、實施和體系的動態維護，關注體系運行情況，根據應用和實施的情況逐步完善體系，不斷提高體系的適用性。