CN115032004A - 一种分级式商业小卫星发射场测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分级式商业小卫星发射场测试方法，属于卫星发射场测试技术领域，解决了商业小卫星发射场测试无明确理论支撑、测发和入轨测试效率低、无科学可信的状态评估结论等技术问题。解决方案为：一种分级式商业小卫星发射场测试方法，包括：1)确定测试条件：确定商业小卫星发射场测试内容的影响因素；2)设计测试条件分级标准：3)分级设计发射场测试内容：建立卫星发射场测试内容与不同分级标准的对应关系；4)确定测试条件等级及发射场测试内容：5)开展测试；6)作出评估结论。与现有技术相比，本发明具有科学可信的理论依据、卫星测发周期短、卫星质量状态的可信评估、利于第三方人员和设备参与测发工作以及经济成本低等优点。

Description

一种分级式商业小卫星发射场测试方法

技术领域

本发明属于卫星发射场测试技术领域，具体涉及一种分级式商业小卫星发射场测试方法。

背景技术

随着低轨小微卫星互联网建设被国家纳入“新基建”范围，商业航天的行业前景进一步拓展，资本开始加速进入这一领域，推动商业航天蓬勃发展。商业航天主流卫星产品为小微卫星，目前卫星的采办、测试、发射等工作基本沿用了传统方法，即由客户提出卫星使用需求，卫星厂家负责完成卫星的设计、制造、测发和入轨后调试等工作，然后在卫星状态满足合同要求后交付使用。

为提高工作效率，降低经济成本，增强竞争能力，商业小卫星公司技术路线在传统卫星公司基础上不断创新，如卫星制造建立了流水式生产线，探索采用流水线式生产方法，如卫星制造不再进行初样试制，探索直接进行正样制造等。尽管如此，作为新生事物，商业航天相关的认识、理论和方法还不成熟，尤其在测发工作中，仍采用传统的测试思路和方法，根据专家经验意见开展发射场测试内容和测发模式设计，没有明确的理论支撑，制约了商业航天小卫星测发和入轨测试效率提升，使得经济效益难以改善，另一方面卫星在地面阶段，难以提供给客户及相关方科学、可信的状态评估结论，增大了第三方测试人员、质量控制人员、产品评价人员和测试设备参与卫星测发工作的难度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，完善商业小卫星发射场测试理论和方法，解决现有商业小卫星无理论支撑、测发和入轨测试效率低、无科学可信的状态评估结论等技术问题，本发明提供一种分级式商业小卫星发射场测试方法。

本发明通过以下技术方案予以实现。

本发明提供了一种分级式商业小卫星发射场测试方法，包括以下步骤：

1)确定测试条件：确定商业小卫星发射场测试内容的影响因素；

2)设计测试条件分级标准：为测试条件中可分级的影响因素分别设计分级标准，并根据客户工作需求、条件保障要求和现行标准，将相关影响因素组合为条件包，该条件包中各个因素分级标准组合形成的每一个条件组合为一个新的分级标准，将所有的新的分级标准组合生成分级标准表；

3)分级设计发射场测试内容：针对分级标准表中的每一条标准，分别制定卫星发射场测试内容，并建立卫星发射场测试内容与不同分级标准的对应关系，此时卫星未测试的质量状态默认为均符合要求；

4)确定测试条件等级及发射场测试内容：按照提供的测试条件，在分级标准表中找到对应的分级标准，并在分级测试内容表中选取对应的卫星发射场测试内容；

5)开展测试：按照卫星发射场测试内容，开展发射场测试，获取测试结果；

6)作出评估结论：根据上述测试结果，做出评估结论。

进一步，所述步骤1)中的影响因素包括：卫星载荷类型、结构材料性能、出厂时的物理结构完整度以及测发过程中影响卫星质量状态的振动冲击加速度、温度、湿度、洁净度、气压和贮存时间。

进一步，所述步骤6)中的评估结论包括：卫星测试过程符合性、合同要求符合性。

本发明所达到的有益效果是：本发明提供了一种分级式商业小卫星发射场测试方法，为商业小卫星发射场测试内容设计提供了理论依据，为商业小卫星发射场测试内容优化缩减提供了理论依据，在当前测试条件下有望较大幅度缩短商业小卫星的测发周期，从源头开始改进卫星的出厂物理状态和发射场测试流程设计，缩减卫星入轨后的测试项目，从而降低经济成本；另一方面对于商业小卫星整星质量状态符合性进行可信的评估和掌握，可以更好地进行商业小卫星全寿命管理，加深卫星和客户双方的有效对接，支撑试验鉴定、快速发射、场外发射等工作更有效开展。

与现有技术相比，本发明具有科学可信的理论依据、卫星测发周期短、卫星质量状态的可信评估、利于第三方人员和设备参与测发工作以及经济成本低等优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种分级式商业小卫星发射场测试方法，包括以下步骤：

1)确定测试条件：确定商业小卫星发射场测试内容的影响因素；

影响因素包括：卫星载荷类型、结构材料性能、出厂时的物理结构完整度以及测发过程中影响卫星质量状态的振动冲击加速度、温度、湿度、洁净度、气压和贮存时间。

2)设计测试条件分级标准：为测试条件中可分级的影响因素分别设计分级标准，并根据客户工作需求、条件保障要求和现行标准，将相关影响因素组合为条件包，该条件包中各个因素分级标准组合形成的每一个条件组合为一个新的分级标准，将所有的新的分级标准组合生成分级标准表；

现行标准要求下，可分级影响因素的量值一般为固定值，没有进行分级，如振动冲击加速度一般要求为≤1g，温度为15-30℃，相对湿度35-60％，贮存时间没有要求。在实际工作中，有些条件如温度、湿度等容易保障，且影响较小，有些条件如振动冲击加速度、贮存时间等保障需求变动大，且不同条件时影响较大。本发明的测试方法主要是将影响大的因素进行量值分级，如振动冲击加速度可将现有通行标准[0，1]g再细分为[0，0.5]g和[0.5，1]g，同时为进一步创新增进卫星测试效率效益，增加[1，1.5]g、[1.5，2]g等分级标准，贮存时间可类似进行[0，3]月、[3，6]月等划分。

3)分级设计发射场测试内容：针对分级标准表中的每一条标准，分别制定卫星发射场测试内容，并建立卫星发射场测试内容与不同分级标准的对应关系，此时卫星未测试的质量状态默认为均符合要求。

测试内容和测试条件的分级对应关系建立方法以商业小卫星进场运输过程中振动冲击加速度分级方法为例进行说明：

a：条件预设

采用理想条件假设：卫星在该运输过程中整星质量状态符合性仅受振动冲击影响。考虑到安全性、可靠性和可行性，在设计振动冲击加速度量值大小的分级标准时，需参考卫星当前测发工作，确定三个锚定点：

其一，振动冲击加速度V最大值为0(V＝0)。卫星在该过程中整星质量状态符合性不会受到任何破坏，运输后不需要再进行质量状态符合性确认，测试科目数量X＝0。

其二，振动冲击加速度V最大值为当前测发模式下设定标准(V＝1g)。卫星在该过程中部分质量状态的符合性疑似遭到破坏，该过程后需要对这部分质量状态的符合性进行测试。基于谨慎原则以及与当前测发工作的可衔接性考虑，测试科目设定为该卫星进场后当前技术区测试的全部科目，包括技术区电测试、整星检漏、太阳电池阵外板光照试验等，根据表1(表1是某商业小卫星不同测试阶段电测的内容和指标数量的粗略统计)统计，测试科目数量X＝346。

表1某商业小卫星不同阶段电测内容与指标数量对比表

其三，振动冲击加速度最大值为出厂前整星振动试验设定标准(V≈10g)。根据卫星设计约束条件和思路，从理论上讲，当卫星进场运输过程中振动冲击加速度量值V≤10g时，该过程中整星质量状态的符合性并不会遭到破坏。但同样基于谨慎原则以及与当前测发工作的可衔接性考虑，测试项目设定为该卫星出厂前全功能测试的全部内容，包括电测试、整星检漏、太阳电池阵展开及光照试验、天线展开试验等。根据表1统计，测试科目的数量X＝720。

各锚定点对应的测试科目和指标，假定覆盖性和充分性均良好。此时，卫星受到的振动冲击加速度值与其测试科目的对应关系如表2所示。

表2锚定条件下振动冲击加速度最大值与测试科目对应表

序号	振动冲击加速度最大值(V/g)	测试科目数量(X/个)
			1	0	0
2	1	346
			3	10	720

b：设计测试条件分级标准

根据卫星设计特点和各方需求，将卫星进场运输振动冲击加速度进行分级，基于可行性和实际工作情况考虑，以表2中三个锚定点为基本参照，V细分为V_0.5(0-0.5g)，V₁(0.5-1g)，V_1.5(1.0-1.5g)，V₂(1.5-2g)等量值区间，并形成振动冲击加速度分级标准表，如表3所示：

表3振动冲击加速度分级标准表

序号	运输条件分级标准	振动冲击加速度区间(g)
			1	V<sub>0.5</sub>	0-0.5
2	V<sub>1</sub>	0.5-1
			3	V<sub>1.5</sub>	1.0-1.5
4	V<sub>2</sub>	1.5-2
			5	…	…
6	V<sub>10</sub>	-10

此处仅以振动冲击加速度为例，如含有其他影响条件如温度Te(℃)、相对湿度H(％)等，可形成条件包(V,Te,H)的分级标准，如(0.5,10-20,40-60)等，根据实际情况制定。

c：分级设计发射场测试内容

针对表3中的每一个运输条件分级标准，分别设计发射场测试内容，如分级标准为V_0.5时，发射场测试科目为X_0.5；分级标准为V₁时，发射场测试科目为X₁；分级标准为V_1.5时，发射场测试科目为X_1.5；等。

理论上讲，X_0.5≤X₁＝346≤X_1.5≤X₂≤X₁₀＝720。

d：建立发射场测试内容与测试条件的分级对应关系表。

分级对应关系表建立方法如下：

商业小卫星发射场测试内容(I)是在一系列条件包的约束下形成的，其与测试条件包的对应关系可以用一种函数关系式来表示。在仅选取振动冲击(V)条件作为发射场测试内容的条件参数时，该函数关系可以用如下函数表达式(1)表示。

I＝f(V) 式(1)

假定商业小卫星受到的振动冲击加速度量值最大值从0开始增大至某一个值a₁时，卫星部分质量状态的符合性疑似受到破坏，这些疑似受到破坏的质量状态的符合性在发射场必须进行测试确认，将振动冲击加速度量值处于0至a₁区间的运输条件规定为Tr₁级运输条件，测试内容规定为I₁；进一步当振动冲击加速度量值最大值从a₁开始增大至某一个值a₂时，卫星又有另外一些质量状态的符合性疑似受到破坏，此时，这些新增的疑似受到破坏的质量状态的符合性在发射场也必须进行测试确认，将振动冲击加速度量值处于a₁至a₂区间的运输条件规定为Tr₂级运输条件，测试内容规定为I₂。在不同振动冲击等级下发射场测试内容之间的相互关系上，I₁完全包含于I₂之内。

以此类推，我们可以确定Tr_n(n＝1,2,3…)级运输条件对应的商业小卫星发射场测试内容I_n(n＝1,2,3…)，同时

根据以上推论，我们可以将卫星受到的振动冲击加速度按照量值大小进行运输条件分级，并在不同的运输条件等级下设计不同的卫星发射场测试内容，也就是可以进行商业小卫星发射场分级测试，用式(2)表示：

根据式(1)和(2)内容，形成I-V分级对应关系表。

本例中，I-V分级对应关系表如表4所示：

表4 I-V分级对应关系表

序号	运输条件分级标准	发射场测试内容(测试科目)
			1	V<sub>0.5</sub>	X<sub>0.5</sub>
2	V<sub>1</sub>	X<sub>1</sub>
			3	V<sub>1.5</sub>	X<sub>1.5</sub>
4	V<sub>2</sub>	X<sub>2</sub>
			5	…	…
6	V<sub>10</sub>	X<sub>10</sub>

4)确定测试条件等级及发射场测试内容：根据客户提供的测试条件，在分级标准表中找到对应的分级标准，并在分级测试内容表中选取对应的卫星发射场测试内容；

振动冲击加速度等级及发射场测试内容确定方法如下：

以步骤3)中全部工作完成为前提：

a：振动冲击加速度等级确定

对照振动冲击加速度分级标准表(表3)，提供的振动冲击加速度量值落在表中哪个区间，该区间标准即为该振动冲击加速度等级，如0.7g的振动冲击加速度等级为V₁。

b：发射场测试内容确定

根据振动冲击加速度等级，在I-V分级对应关系表(表4)中，找到发射场测试内容，如0.7g的振动冲击加速度时，其振动冲击加速度等级为V₁，对应的测试内容即测试科目为X₁。

5)开展测试：按照卫星发射场测试内容，开展发射场测试，获取测试结果；

6)作出评估结论：根据上述测试结果，做出评估结论，评估结论包括卫星测试过程符合性、合同要求符合性。

上面结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，依然可以对实施方式进行更改，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种分级式商业小卫星发射场测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)确定测试条件：确定商业小卫星发射场测试内容的影响因素；

2)设计测试条件分级标准：为测试条件中可分级的影响因素分别设计分级标准，并根据客户工作需求、条件保障要求和现行标准，将相关影响因素组合为条件包，该条件包中各个因素分级标准组合形成的每一个条件组合为一个新的分级标准，将所有的新的分级标准组合生成分级标准表；

3)分级设计发射场测试内容：针对分级标准表中的每一条标准，分别制定卫星发射场测试内容，并建立卫星发射场测试内容与不同分级标准的对应关系，此时卫星未测试的质量状态默认为均符合要求；

4)确定测试条件等级及发射场测试内容：按照提供的测试条件，在分级标准表中找到对应的分级标准，并在分级测试内容表中选取对应的卫星发射场测试内容；

5)开展测试：按照卫星发射场测试内容，开展发射场测试，获取测试结果；

6)作出评估结论：根据上述测试结果，做出评估结论。

2.根据权利要求1所述的一种分级式商业小卫星发射场测试方法，其特征在于：所述步骤1)中的影响因素包括：卫星载荷类型、结构材料性能、出厂时的物理结构完整度以及测发过程中影响卫星质量状态的振动冲击加速度、温度、湿度、洁净度、气压和贮存时间。

3.根据权利要求1所述的一种分级式商业小卫星发射场测试方法，其特征在于：所述步骤6)中的评估结论包括：卫星测试过程符合性、合同要求符合性。