航天器總體設(shè)計(jì)課件

綜合實(shí)例CE-1第十二章12.1概述12.2總體設(shè)計(jì)12.3軌道設(shè)計(jì)12.4有效載荷設(shè)計(jì)12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)12.1概述嫦娥探月工程整個(gè)探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個(gè)階段[第二步]2007年至2010年，目標(biāo)是研制和發(fā)射航天器，以軟著陸的方式降落在月球上進(jìn)行探測(cè)。使用降落在月面上的巡視車、自動(dòng)機(jī)器人探測(cè)著陸區(qū)巖石與礦物成分，測(cè)定著陸點(diǎn)的熱流和周圍環(huán)境。12.1概述嫦娥探月工程整個(gè)探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個(gè)階段[第三步]2011至2020年，目標(biāo)是月面巡視勘察與采樣返回，為下一步載人登月探測(cè)、建立月球前哨站的選址提供數(shù)據(jù)資料。12.1概述四大科學(xué)目標(biāo)1.CCD立體相機(jī)搭載激光計(jì)拍攝三維影像月球地形圖2.探測(cè)月球上元素的分布3.任務(wù)是評(píng)估月球上土壤的厚度和氦-3的資源量4.任務(wù)是監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)至40萬(wàn)km范圍內(nèi)的空間環(huán)境12.1概述飛行日志“嫦娥”八大關(guān)節(jié)點(diǎn)：發(fā)射(24日18:05已完成)--入軌(24日18:30已完成)--變軌(第一次變軌25日17:55已完成)(第二次變軌26日下午升到24小時(shí)軌道已完成)(第三次變軌29日進(jìn)入48小時(shí)軌道已完成)--奔月(10月31日已完成)--修正(第一次修正完成)--制動(dòng)(5日11時(shí)37分已完成)--“放歌”(11月7日前后)--傳回照片(11月下旬)…12.1概述領(lǐng)軍人物總指揮：欒恩杰總設(shè)計(jì)師：孫家棟

首席科學(xué)家：歐陽(yáng)自遠(yuǎn)測(cè)控系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師：于志堅(jiān)衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師：葉培建12.2總體設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)組成12.2總體設(shè)計(jì)1.衛(wèi)星系統(tǒng)12.2總體設(shè)計(jì)2.運(yùn)載火箭系統(tǒng)運(yùn)載火箭系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計(jì)師分別是中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院的岑拯、賀祖明。嫦娥1號(hào)由我國(guó)長(zhǎng)征3號(hào)甲運(yùn)載火箭發(fā)射。12.2總體設(shè)計(jì)3.發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)載人航天發(fā)射場(chǎng)基本任務(wù)：為運(yùn)載火箭、飛船有效載荷提供滿足技術(shù)要求的轉(zhuǎn)載、總裝、測(cè)試及運(yùn)輸設(shè)施。發(fā)射系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計(jì)師分別是西昌衛(wèi)星發(fā)射中心徐宏亮、解放軍總裝備部工程設(shè)計(jì)所于建平。12.2總體設(shè)計(jì)4.地面應(yīng)用系統(tǒng)12.2總體設(shè)計(jì)5.測(cè)控系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計(jì)師分別是西安衛(wèi)星測(cè)控中心董德義、解放軍總裝于志堅(jiān)。我國(guó)航天器測(cè)控系統(tǒng)已經(jīng)形成了以西安衛(wèi)星測(cè)控中心為中樞，以十多個(gè)固定臺(tái)站、活動(dòng)測(cè)控站和遠(yuǎn)望號(hào)測(cè)量船為骨干的現(xiàn)代化綜合測(cè)控網(wǎng)。12.2總體設(shè)計(jì)二、衛(wèi)星研制流程初樣階段：在初樣階段進(jìn)行系統(tǒng)和分系統(tǒng)的接口協(xié)調(diào)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證。完成熱控星、結(jié)構(gòu)星、電性星的投產(chǎn)和試驗(yàn)，其目的是確定正樣的技術(shù)狀態(tài)。結(jié)構(gòu)星采用真實(shí)的結(jié)構(gòu)件，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)/熱控模擬設(shè)備總裝后，進(jìn)行整星級(jí)振動(dòng)試驗(yàn)；試驗(yàn)完成后，進(jìn)行整星熱控實(shí)施改裝成熱控星，進(jìn)行熱平衡試驗(yàn)；電性星由模擬結(jié)構(gòu)件和真實(shí)設(shè)備組成，用以完成不同狀態(tài)下的電性能測(cè)試和電磁兼容性試驗(yàn)。進(jìn)行衛(wèi)星與測(cè)控、應(yīng)用系統(tǒng)的對(duì)接試驗(yàn)，以及星箭地三方電磁兼容性、星箭接口專項(xiàng)匹配性試驗(yàn)。12.3軌道設(shè)計(jì)12.3軌道設(shè)計(jì)12.4有效載荷設(shè)計(jì)1.三維影像的立體相機(jī)CCD嫦娥1號(hào)衛(wèi)星將采取與其他國(guó)家不同的思路，搭載1臺(tái)CCD立體相機(jī)和1個(gè)激光高度計(jì)，兩者結(jié)合繪制完整細(xì)致的立體月球地圖。CCD立體相機(jī)同時(shí)對(duì)衛(wèi)星飛行的前方、下方和后方進(jìn)行拍照，形成三維影像。12.4有效載荷設(shè)計(jì)2.激光高度計(jì)激光高度計(jì)由激光器、望遠(yuǎn)鏡和接收電路三部分組成。衛(wèi)星進(jìn)入環(huán)月軌道后，激光高度計(jì)首先向月面發(fā)射激光束，并立刻用望遠(yuǎn)鏡把反射回來(lái)的光束變成電信號(hào)。12.4有效載荷設(shè)計(jì)3.干涉成像光譜儀干涉成像光譜儀可以同時(shí)獲取目標(biāo)的“形影信息”和“光譜信息”，在空間遙感探測(cè)方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為光學(xué)傳感器發(fā)展歷史上的一次革命。12.4有效載荷設(shè)計(jì)6.高能粒子探測(cè)器、低能離子探測(cè)器太陽(yáng)高能粒子探測(cè)器和低能離子探測(cè)器，將首次探測(cè)遠(yuǎn)至4萬(wàn)至40萬(wàn)km間的空間環(huán)境，這些關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)今后深空探測(cè)器的環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。這兩種探測(cè)器，都是用以探測(cè)太陽(yáng)輻射以及其它宇宙射線的最好工具。12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

嫦娥一號(hào)衛(wèi)星整體重量2350千克，自身重量1150千克。本體尺寸為2000毫米×1720毫米×2200毫米。兩張?zhí)?yáng)能電池帆板展開最大跨度18.1米。作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星由結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)，制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)，電源分系統(tǒng)，熱控分系統(tǒng)，測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)，推進(jìn)分系統(tǒng)等多個(gè)部分組成。12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

一、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

二、控制系統(tǒng)制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)：由測(cè)量部件（敏感器）、控制計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，負(fù)責(zé)對(duì)探測(cè)器飛行路線偏差進(jìn)行修正和控制，對(duì)探測(cè)器姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量和控制，對(duì)太陽(yáng)能電池帆板和有效載荷進(jìn)行指向控制，從而保證整個(gè)飛行期間的軌道穩(wěn)定，并保證一定的飛行姿態(tài)。我國(guó)研制出的新型紫外三軸姿態(tài)敏感器可以完成嫦娥1號(hào)三軸姿態(tài)的確定。12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

三、推進(jìn)系統(tǒng)在嫦娥一號(hào)衛(wèi)星上，推進(jìn)分系統(tǒng)配置了1臺(tái)大推力的變軌發(fā)動(dòng)機(jī)和12臺(tái)小推力的推力器。12臺(tái)推力器分成A、B兩分支，每分支6臺(tái)互為備份。在嫦娥一號(hào)奔月的過(guò)程中，運(yùn)載火箭將衛(wèi)星送入繞地球飛行的大橢圓軌道后，衛(wèi)星的推進(jìn)分系統(tǒng)就開始工作，經(jīng)過(guò)1次遠(yuǎn)地點(diǎn)和3次近地點(diǎn)變軌，使衛(wèi)星進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，再經(jīng)過(guò)2——3次中途修正和3次近月制動(dòng)，將探測(cè)器送入繞月軌道。在隨后衛(wèi)星的1年壽命期內(nèi)，還需要定期進(jìn)行位置保持控制和姿態(tài)控制。

12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

四、熱控制熱控分系統(tǒng)對(duì)星內(nèi)一般設(shè)備其溫度范圍為-10～45℃，其設(shè)計(jì)指標(biāo)由熱控分系統(tǒng)保證。12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

五、測(cè)控與星載數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。嫦娥一號(hào)”所獲取的數(shù)據(jù)將源源不斷地以無(wú)線電波的方式傳送回地球，此時(shí)，中國(guó)四個(gè)觀測(cè)站形成的“甚長(zhǎng)基線陣”，將這些無(wú)線電波接收，然后集中發(fā)送到北京總部。測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)：主要包括接收/發(fā)射機(jī)、放大器和天線網(wǎng)絡(luò)等。它的主要功能是完成探測(cè)器的跟蹤、測(cè)軌、遙測(cè)、遙控和數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。嫦娥1號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)使用了高增益定向天線，這種拋物面形狀的天線可以轉(zhuǎn)動(dòng)，保證在繞月飛行期間指向地球。12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

五、測(cè)控與星載數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)：向各分系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn)及頻率標(biāo)準(zhǔn)；接收地球站發(fā)來(lái)的實(shí)時(shí)遙控指令和存儲(chǔ)延時(shí)指令，按時(shí)間要求分別發(fā)送給各分系統(tǒng)，產(chǎn)生執(zhí)行動(dòng)作；根據(jù)事先制定好的準(zhǔn)則，控制各分系統(tǒng)的工作狀態(tài)；根據(jù)各分系統(tǒng)的工作狀態(tài)，給地球站下傳遙測(cè)數(shù)據(jù)等。12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

五、測(cè)控與星載數(shù)據(jù)管理數(shù)管分系統(tǒng)是二級(jí)分布式容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由一臺(tái)上位機(jī)中央單元（CentralTerminalUnit—CTU）、4臺(tái)下位機(jī)遠(yuǎn)置單元（RTU）、一臺(tái)遙控單元（TCU）、一套雙冗余的串行數(shù)據(jù)總線（SerialDataBus—SDB）以及數(shù)管分系統(tǒng)軟件組成。12.5公用平臺(tái)設(shè)計(jì)

六、電源月球探測(cè)衛(wèi)星電源分系統(tǒng)由一次電源和二次電源兩部分組成。一次電源為太陽(yáng)電池陣/蓄電池組聯(lián)合電源，其發(fā)電裝置為二翼可展開式單自由度對(duì)日定向太陽(yáng)電池陣，貯能裝置由二組氫鎳蓄電池組組成。電源控制器負(fù)責(zé)一次電源子系統(tǒng)的自主運(yùn)行，具有太陽(yáng)翼輸出功率