航天器总体设计作业【哈工大】

2017年《航天器总体设计》课程作业

1.嫦娥三号探测器航天工程系统的组成及各自的任务

嫦娥三号探测器由月球软着陆探测器（简称着陆器）和月面巡视探测器（简称巡视器）组成。

（1）探测器系统：主要任务是研制嫦娥三号月球探测器。嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器组成。着陆月面后，在测控系统和地面应用系统的支持下，探测器携带的有效载荷开展科学探测。

（2）运载火箭系统：主要任务是研制长征三号乙改进型运载火箭，在西昌卫星发射中心，将嫦娥三号探测器直接发射至近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道。

（3）发射场系统：主要任务是由西昌卫星发射中心承担嫦娥三号发射任务。发射场系统通过适应性改造，具备长征三号乙改进型火箭的测试发射能力。

（4）测控系统：主要任务是对运载火箭、探测器在各个飞行阶段以及探测器在月面工作阶段的测控、轨道测量、月面目标定位以及落月后着陆器和巡视器的控制。

（5）地面应用系统：主要任务是根据科学探测任务，提出有效载荷配置需求；制定科学探测计划和有效载荷的运行计划，监视着陆器和巡视器有效载荷的运行状态，编制有效载荷控制指令和注入数据，完成有效载荷运行管理。

2.我国载人航天工程系统的组成及各自的任务

（1）航天员系统：主要任务是选拔、训练航天员，并在载人飞行任务实施过程中，对航天员实施医学监督和医学保障。研制航天服、船载医监医保设备、个人救生等船载设备。

（2）空间应用系统：主要任务是研制用于空间对地观测和空间科学实验的有效载荷，开展相关研究及应用实验。

（3）载人飞船系统：主要任务是研制“神舟”载人飞船。“神舟”载人飞船采用轨道舱、返回舱和推进舱组成的三舱方案，额定乘员3人，可自主飞行7天，具有出舱活动和交会对接功能，可与空间实验室和空间站进行对接并停靠飞行半年。

（4）运载火箭系统：主要任务是研制满足载人航天要求的大推力长征二号F型运载火箭，对长征系列

运载火箭进行多方面改进设计，控制系统采用冗余技术，增加故障检测、逃逸救生等功能，增加运载火箭的可靠性、安全性。

（5）发射场系统：主要任务是负责火箭、飞船和应用有效载荷在发射场的测试和发射，新建技术区，采用“垂直总装、垂直测试、垂直运输”以及远距离测试发射控制的先进测发模式。

（6）测控通信系统：主要任务是完成飞行试验的地面测量和控制。在原有卫星测控通信网的基础上，研制建设符合国际标准体制的S波段统一测控通信设备。形成由地面测控站、海上测量船及中继卫星组成的载人航天测控网。

（7）着陆场系统：主要任务是搜救航天员和回收飞船返回舱，建设主、副着陆场，设立上升段陆上、海上应急救生区和运行段应急着陆区。

（8）空间实验室系统：主要任务是研制空间实验室，包括具有交会对接功能的8吨级目标飞行器，为开展短期有人照料的空间科学实验提供基本平台，为研制空间站积累经验。

3.航天器总体设计的概念及主要阶段划分

航天器总体设计，是指为完成航天任务规定的目标所开展的以航天器为对象的一系列设计活动。

航天器总体设计是航天器研制的顶层设计，是用系统工程的原理和方法，提出并优选航天器的总体方案、分系统方案，拟定、协调、优选和控制航天器的各项参数和性能指标，设计出能满足任务要求的、达到规定技术指标的、满足成本与研制周期要求的航天器。

航天器总体设计贯穿于整个航天器工程论证和工程研制过程中，主要分为任务分析、总体方案可行性论证、总体方案设计、总体详细设计四个阶段。

总体详细设计又分为总体初样设计和总体正样设计。

4.航天器总体设计的基本原则

（1）满足用户需求的原则

总体设计必须围绕用户的特定需求开展设计工作。

（2）系统整体性原则

防止脱离系统整体功能和性能，片面追求局部高性能。

（3）系统层次性原则

处理好工程大系统、航天器总体及分系统间的关系。

（4）研制的阶段性原则

制定科学的研制流程。

（5）创新性和继承性原则

处理好继承和创新的关系。

（6）效益性原则

5.航天器技术从成熟程度上可分为哪四类技术，各自的含义

（1）成熟技术

已经过在轨飞行考核及成功应用的技术，可继承和沿用已有的成熟分系统的方案、部件、电路或结构。

（2）成熟技术基础上的延伸技术

在已有的成熟技术基础上，需要在分系统方案、部件、电路或结构等方面，进行少量修改设计后而应用的技术。

（3）不成熟技术（属于关键技术）

无成熟技术充分继承，必须经过充分研究、投产和充分地面试验（技术攻关）后，才能在航天器上试验及应用的技术。

（4）新技术（属于关键技术）

在理论、原理或方法方面有创新，未在航天器应用的技术。

6.航天器总体方案的五种技术实现途径

（1）利用已有的成熟的卫星平台或标准化的公用平台，通过适应性改造，更换新的任务载荷，从而满足新的任务要求。

（2）充分继承、使用已有的成熟分系统，或成熟有效载荷。

（3）充分继承和利用已有的成熟技术，应用于新的研制任务。

（4）采用技术引进方式，获得和应用国外的成熟设备、部件、器件、材料。

（5）采用全新的技术研制新的卫星载荷、部件，形成新的卫星平台或有效载荷。

7.航天器总体方案设计阶段的主要工作

（1）用户使用要求及技术指标要求的确定。

（2）总体方案的确定。

（3）总体技术指标的分析、分配及预算。

（4）分系统方案及技术指标的确定。

（5）分系统机、电、热接口要求的确定。

（6）轨道设计与分析。

（7）构型设计。

（8）整星动力学分析及热分析。

（9）整星可靠性和安全性分析。

（10）总装、测试及大型试验方案的制定。

（11）继承性和技术成熟度分析。

（12）工程大总体接口协调与确定。

（13）关键技术成熟度、工程研制难点及风险分析。

（14）任务及技术指标满足度分析。

（15）研制技术流程和计划流程的制定。

（16）各级技术规范文件的编制。