載人航天器飛行產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)要求 編制說(shuō)明

載人航天器飛行產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)要求編制說(shuō)明（征求意見(jiàn)稿）22載人航天器飛行產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)要求編制說(shuō)明(-)工作簡(jiǎn)況1.1任務(wù)來(lái)源本文件是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布的2022年第三批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目之一，項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)為20221191-T-801。本文件由全國(guó)載人航天標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC570)歸口；由北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部起草。1.2主要工作過(guò)程、標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做工作編制任務(wù)下達(dá)后，成立了編制組。編制組成員包括總體技術(shù)人員、總體技術(shù)負(fù)責(zé)人及標(biāo)準(zhǔn)化的專業(yè)人員，標(biāo)準(zhǔn)編制組人員組成和分工見(jiàn)表1。表1編制組人員分工序號(hào)姓名單位任務(wù)分工1張偉北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部維修性設(shè)計(jì)要求內(nèi)容編寫(xiě)2侯永青北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部維修性設(shè)計(jì)要求內(nèi)容編寫(xiě)3李志海北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部維修工作模式內(nèi)容編寫(xiě)4呂靜中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院載荷維修性內(nèi)容編寫(xiě)5夏僑麗北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部維修需求識(shí)別內(nèi)容編寫(xiě)6王為北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部維修安全性設(shè)計(jì)內(nèi)容編寫(xiě)7王洋中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心載荷維修性內(nèi)容編寫(xiě)8楊輝中國(guó)空間技術(shù)研究院維修保障內(nèi)容編寫(xiě)9王占川中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所產(chǎn)品維修性內(nèi)容編寫(xiě)10陳伯翰北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部維修性管理內(nèi)容編寫(xiě)11尹玉梅北京空間科技信息研究所標(biāo)準(zhǔn)化支持2023年1月18B,成立編制組。2023年2月?3月，編制組開(kāi)展相關(guān)調(diào)研工作，包括國(guó)內(nèi)外的有關(guān)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)始起草標(biāo)準(zhǔn)草案。2023年4月?7月，編制組組織多次討論會(huì)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了詳細(xì)討論，達(dá)成一致修改意見(jiàn)，于2023年8月17日完成征求意見(jiàn)稿及編制說(shuō)明。（二）標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定編寫(xiě)。本文件編制原則如下：a） 全面性原則載人航天器在軌運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、可靠性要求高，在軌維修是確保載人航天器長(zhǎng)壽命高可靠性運(yùn)營(yíng)的必要手段，需從設(shè)計(jì)階段全面、體系化開(kāi)展維修性工作。b） 指導(dǎo)性原則載人飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、貨運(yùn)飛船、空間站、巡天望遠(yuǎn)鏡等載人航天器均需開(kāi)展維修性設(shè)計(jì)，本文件根據(jù)已完成研制的載人航天器維修性工作經(jīng)驗(yàn)，提煉維修性設(shè)計(jì)要求,可指導(dǎo)后續(xù)載人航天器維修性設(shè)計(jì)。2.2確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)以載人飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、貨運(yùn)飛船、空間站、巡天望遠(yuǎn)鏡等載人航天器維修性研制經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，提出了載人航天器飛行產(chǎn)品維修性設(shè)計(jì)要求。載人航天器維修性具備在軌和在線維修的顯著特點(diǎn)，因此維修性設(shè)計(jì)需與長(zhǎng)壽命、可靠性、保障性、測(cè)試性等統(tǒng)籌考慮，以達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)。首先通過(guò)維修需求分析，確定需開(kāi)展維修的產(chǎn)品，然后針對(duì)所有需維修的產(chǎn)品從單機(jī)、分系統(tǒng)、系統(tǒng)三個(gè)層次開(kāi)展維修性設(shè)計(jì)，包括產(chǎn)品維修安全性設(shè)計(jì)、維修工作模式設(shè)計(jì)、故障檢測(cè)定位設(shè)計(jì)、隔離設(shè)計(jì)、維修布局設(shè)計(jì)、維修接口設(shè)計(jì)、輔助設(shè)施設(shè)計(jì)、維修工具設(shè)計(jì)、維修保障性設(shè)計(jì)、維修手冊(cè)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)載人飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、貨運(yùn)飛船、空間站天和艙、空間站問(wèn)天艙、空間站夢(mèng)天艙、巡天望遠(yuǎn)鏡等載人航天器維修性研制工作檢驗(yàn)，上述載人航天器維修性設(shè)計(jì)方法有效、全面，可作為本文件主要內(nèi)容來(lái)源的依據(jù)。2.2.1范圍本文件規(guī)定的“載人航天器飛行產(chǎn)品”是指載人航天器上所有組成產(chǎn)品，包括艙內(nèi)和艙外的產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)所有產(chǎn)品的維修需求識(shí)別，確定需開(kāi)展維修性設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，例如艙內(nèi)的GNC控制器、內(nèi)回路泵、蓄電池等平臺(tái)產(chǎn)品以及標(biāo)準(zhǔn)單元內(nèi)的載荷產(chǎn)品，艙外的#太陽(yáng)翼、中繼天線、機(jī)械臂等平臺(tái)產(chǎn)品以及艙外暴露平臺(tái)上的載荷產(chǎn)品。本文件內(nèi)容覆蓋載人航天器型號(hào)研制全過(guò)程，包括可行性論證階段、方案設(shè)計(jì)階段、初樣研制階段、正樣研制階段、在軌運(yùn)行階段。本文件是針對(duì)載人航天器的共性問(wèn)題提出通用性要求，各載人航天器系統(tǒng)在保證滿足維修性指標(biāo)要求的前提下，可根據(jù)自己的任務(wù)要求和特點(diǎn)制定具體的設(shè)計(jì)要求。2.2.2維修性工作項(xiàng)目依據(jù)載人航天器維修性研制經(jīng)驗(yàn)，在可行性論證階段、方案設(shè)計(jì)階段、初樣研制階段、正樣研制階段、在軌運(yùn)行階段都需開(kāi)展維修性工作。但各個(gè)階段側(cè)重點(diǎn)不同：a） 可行性論證階段需在對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上，提出維修性初步指標(biāo)、主要技術(shù)途徑、維修性關(guān)鍵技術(shù)和初步維修性要求。b） 方案設(shè)計(jì)階段主要是制定維修性準(zhǔn)則和規(guī)范，用于規(guī)范全系統(tǒng)相關(guān)工作，并隨方案設(shè)計(jì)同步開(kāi)展維修需求、維修布局的論證。c） 初樣研制階段需要根據(jù)設(shè)計(jì)的深入細(xì)化與完善維修性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，納入對(duì)分系統(tǒng)或設(shè)備的技術(shù)要求，同時(shí)完成詳細(xì)的設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)證工作，包括維修需求識(shí)別、維修性管理、維修性設(shè)計(jì)與分析、維修性驗(yàn)證與評(píng)估、維修手冊(cè)編制。并重點(diǎn)開(kāi)展維修性驗(yàn)證工作。d） 正樣研制階段主要檢查設(shè)計(jì)狀態(tài)在正樣產(chǎn)品上的落實(shí)情況，并關(guān)注變化內(nèi)容，在發(fā)生維修性相關(guān)的技術(shù)狀態(tài)更改時(shí)，補(bǔ)充或重新開(kāi)展維修性相關(guān)的設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)證工作；開(kāi)展在軌運(yùn)營(yíng)階段維修性規(guī)劃工作。e） 在軌運(yùn)行階段主要關(guān)注在軌產(chǎn)品數(shù)據(jù)收集與分析、維修任務(wù)的在軌實(shí)施。2.2.3維修需求識(shí)別要求維修需求識(shí)別是根據(jù)任務(wù)要求、壽命要求、產(chǎn)品特性，并結(jié)合可靠性設(shè)計(jì)，分析識(shí)別維修需求，確定開(kāi)展維修性設(shè)計(jì)的產(chǎn)品清單，明確維修類型、維修層次和維修周期。維修需求的確定是以系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和壽命設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過(guò)FMEA和FTA,以及壽命特性分析確定的。避免維修性過(guò)度導(dǎo)致資源浪費(fèi)、防止維修性設(shè)計(jì)不足導(dǎo)致在軌風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)故障后果的嚴(yán)酷度確定在軌維修性設(shè)計(jì)的需求。2.2.4產(chǎn)品維修安全性設(shè)計(jì)要求產(chǎn)品維修性安全包括航天員的安全和載人航天器的安全，航天員的安全設(shè)計(jì)主要是防止機(jī)械、高溫、高壓、污染物對(duì)人造成的損傷；載人航天器的安全設(shè)計(jì)是通過(guò)維修模式設(shè)計(jì)降低維修影響，同時(shí)防止航天員誤操作對(duì)航天器的影響。2.2.5維修工作模式設(shè)計(jì)要求載人航天器是在軌、在線開(kāi)展維修，為保證實(shí)現(xiàn)“開(kāi)著飛機(jī)修飛機(jī)”，需要在因維修導(dǎo)致部分產(chǎn)品停機(jī)的狀態(tài)下，系統(tǒng)主要功能不喪失。因此，產(chǎn)品故障維修時(shí)對(duì)系統(tǒng)有重要影響的產(chǎn)品，應(yīng)設(shè)計(jì)有冗余備份，維修時(shí)應(yīng)切換至備份產(chǎn)品，以替代故障產(chǎn)品功能，避免維修對(duì)系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響。對(duì)于無(wú)備份的產(chǎn)品，應(yīng)通過(guò)工作模式設(shè)計(jì)盡量減少維修影響。維修工作模式設(shè)計(jì)應(yīng)覆蓋維修全過(guò)程，包括維修準(zhǔn)備、維修前狀態(tài)設(shè)置、進(jìn)入維修點(diǎn)、拆卸被維修對(duì)象、安裝維修備件、維修后狀態(tài)設(shè)置、維修后恢復(fù)。2.2.6故障檢測(cè)定位設(shè)計(jì)要求故障檢測(cè)定位設(shè)計(jì)的目的是要能定位到相應(yīng)的維修層級(jí)，因此故障檢測(cè)定位要與維修層次匹配，但受限于在軌檢測(cè)資源，檢測(cè)的方式可以在線監(jiān)測(cè)和離線檢測(cè)相結(jié)合。在線監(jiān)測(cè)可結(jié)合載人航天器自主故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，離線檢測(cè)可設(shè)計(jì)離線檢測(cè)工具。2.2.7隔離設(shè)計(jì)要求為避免維修活動(dòng)對(duì)航天器和人造成損傷，需在維修前將故障產(chǎn)品切出航天器的在線系統(tǒng)，包括供電隔離、信息隔離、管路隔離。其中：a） 供電隔離的目的是在維修前，可將故障產(chǎn)品斷電，同時(shí)為了降低維修影響域，每個(gè)維修產(chǎn)品均宜有獨(dú)立的供電開(kāi)關(guān)，以避免多個(gè)產(chǎn)品被關(guān)聯(lián)斷電b） 信息隔離的目的是，為防止維修活動(dòng)對(duì)與被維修設(shè)備相連接的上下游電子設(shè)備產(chǎn)生影響。c） 管路隔離設(shè)計(jì)的目的是防止維修時(shí)工質(zhì)泄漏對(duì)產(chǎn)品、人員造成損傷。2.2.8維修布局設(shè)計(jì)要求為確保在軌維修具有良好的可視性、可達(dá)性、可操作性，需要開(kāi)展維修布局設(shè)計(jì)。但受發(fā)射運(yùn)載包絡(luò)限制，航天器上產(chǎn)品具備十分緊湊，因此,在維修布局設(shè)計(jì)時(shí)，需要將維修頻次高、維修時(shí)間受約束的產(chǎn)品布局在可視可達(dá)性較好的區(qū)域。同時(shí)維修設(shè)備時(shí),宜不拆卸不移動(dòng)其他周邊設(shè)備或少拆卸少移動(dòng)其他周邊設(shè)備，以減少維修帶來(lái)的影響。2.2.9維修接口設(shè)計(jì)要求維修接口設(shè)計(jì)是單機(jī)維修性設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，可分為設(shè)備間接口和人機(jī)接口兩類。需要減少接口種類、降低接口操作難度，從而減少工具種類、減低對(duì)人作業(yè)能力需求、減少在軌作業(yè)難度和時(shí)間。2.2.10輔助設(shè)施設(shè)計(jì)要求輔助設(shè)施分為艙內(nèi)和艙外，主要用途是幫助航天員在失重環(huán)境下固定身體，為航天員作業(yè)提供助力，輔助實(shí)現(xiàn)工具、產(chǎn)品的固定和臨時(shí)存放，包括艙外腳限制器、艙外操作臺(tái)、艙外微型工作臺(tái)、艙外固定扶手等。其中艙外腳限制器要適合航天員著艙外服后的限位需求。2.2.11維修工具設(shè)計(jì)要求在軌維修操作的接口標(biāo)準(zhǔn)化，可以減少維修工具的種類和數(shù)量，也可以減少對(duì)航天員技能的要求。考慮到電動(dòng)工具安全性，電動(dòng)工具供電電壓應(yīng)不大于36V。2.2.12維修保障性設(shè)計(jì)要求考慮到在軌維修資源的限制，為盡快修復(fù)在軌故障，需要開(kāi)展維修保障性設(shè)計(jì)，一是通過(guò)對(duì)在運(yùn)營(yíng)情況的評(píng)估，確定維修的時(shí)機(jī)，合理規(guī)劃維修備件存儲(chǔ)方式，同時(shí)維修備件要適應(yīng)上升段環(huán)境，滿足在軌轉(zhuǎn)移過(guò)程中的通過(guò)性要求。二是在軌維修，尤其艙外維修會(huì)使用到機(jī)械臂，需要通過(guò)合理布局機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)對(duì)維修任務(wù)的可達(dá)。三是對(duì)于機(jī)械臂自主更換的產(chǎn)品，需要在產(chǎn)品和艙體上應(yīng)安裝相應(yīng)的適配器，由機(jī)械臂自主抓取產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)艙外產(chǎn)品的維修更換。2.2.13維修手冊(cè)設(shè)計(jì)要求維修手冊(cè)是航天員在軌執(zhí)行維修任務(wù)的依據(jù)，因此維修手冊(cè)應(yīng)內(nèi)容完整、翔實(shí)、正確反映維修性設(shè)計(jì)的技術(shù)狀態(tài)，樣式簡(jiǎn)潔統(tǒng)一，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。（三）主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果我國(guó)載人航天器在軌運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、可靠性要求高，在軌維修是確保載人航天器高可靠在軌運(yùn)行、延長(zhǎng)在軌壽命、最大化運(yùn)營(yíng)效益的必要方法。我國(guó)載人航天器系統(tǒng)復(fù)雜，參研單位超過(guò)3000家。此外，空間站等載人航天器將在聯(lián)合研究、搭載國(guó)外設(shè)備、航天員聯(lián)合飛行、艙段合作、來(lái)訪飛行器訪問(wèn)等方向廣泛開(kāi)展國(guó)際合作。載人航天器飛行產(chǎn)品維修性與地面產(chǎn)品不同，地面產(chǎn)品多為停機(jī)后維修，而載人航天器飛行產(chǎn)品為在軌維修，維修時(shí)載人航天飛行器仍在正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作中，需實(shí)現(xiàn)“開(kāi)著飛機(jī)修飛機(jī)”，而且真空、冷黑、輻照等空間環(huán)境因素導(dǎo)致產(chǎn)品的維修性設(shè)計(jì)與艙內(nèi)及地面有較大差異；同時(shí)航天員在艙外開(kāi)著維修時(shí)需著艙外服，艙外服對(duì)作業(yè)能力的限制也導(dǎo)致與操作相關(guān)的設(shè)計(jì)與艙內(nèi)及地面有較大差異。故地面裝備產(chǎn)品的維修性要求難以直接用于指導(dǎo)載人航天器維修性設(shè)計(jì)。因此，編制本文件可規(guī)范國(guó)內(nèi)、國(guó)際相關(guān)方的相關(guān)設(shè)計(jì)，使其能夠更加規(guī)范地開(kāi)展工作，提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性，提供我國(guó)載人航天器研制和國(guó)際合作效益。（四） 釆用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況無(wú)。（五） 與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本文件遵守現(xiàn)行法律、法規(guī)要求，無(wú)沖突內(nèi)容。本文件與