GB∕T 43515-2023 高空科學氣球發(fā)放測試規(guī)程（正式版）

高空科學氣球發(fā)放測試規(guī)程2023-12-28發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I前言 l2規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14測試前準備 24.1參加測試人員 24.2監(jiān)視和測量設備 24.3受試設備 24.4文件資料 24.5發(fā)放場地 24.6發(fā)放環(huán)境 25測試階段劃分及測試內容 35.1測試階段劃分 35.2各測試階段的測試內容 35.3分系統(tǒng)測試 45.4全系統(tǒng)集成測試 65.5發(fā)放前測試 7附錄A(資料性)高空科學氣球系統(tǒng)組成示意圖 8附錄B(資料性)高空科學氣球發(fā)放測試記錄表 9Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國科學院提出。本文件由全國空間科學及其應用標準化技術委員會(SAC/TC312)歸口。本文件起草單位：中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院、中國科學院高能物理研究所、中國科學院大氣物理研究所、國防科技大學、中國特種飛行器研究所、中國電子科技集團公司第三十八研究所。1高空科學氣球發(fā)放測試規(guī)程本文件規(guī)定了高空科學氣球在發(fā)放前的基本測試要求，主要包括通用測試要求、測試階段劃分、測試流程及測試內容。本文件適用于利用高空科學氣球開展的空間科學實驗或觀測項目在氣球發(fā)放前進行的系列測試2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T13283—2008工業(yè)過程測量和控制用檢測儀表和顯示儀表精確度等級GB/T38060浮空器球體結構工藝術語GB50194建設工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范3術語和定義GB/T38060界定的以及下列術語和定義適用于本文件。高空科學氣球high-altitudescientificballoons在平流層高度飛行進行高空科學實驗或觀測的一種無動力浮空器。注1:簡稱科學氣球。注2:高空科學氣球系統(tǒng)組成示意圖見附錄A。高空科學氣球發(fā)放的場地。在高空科學氣球發(fā)放前開展的單機、分系統(tǒng)、系統(tǒng)集成的一系列測試活動。安裝有氣球平臺設備和科學載荷，并通過系纜吊掛在氣球下方的實驗艙。高空科學氣球的組成部分。2載荷payload為完成科學探測或科學實驗，高空科學氣球所攜帶的科學儀器或設備的統(tǒng)稱。4測試前準備4.1參加測試人員參加測試人員應滿足如下要求：a)在試驗前熟悉各用于發(fā)放測試的受試設備、測量儀器及儀表要求，掌握各項測試內容及應急處理措施；b)經過崗位培訓，能按照測試操作規(guī)程進行測試。4.2監(jiān)視和測量設備在發(fā)放測試過程中所用到的監(jiān)視和測量設備應滿足如下要求：a)完整齊套；b)精確度等級滿足GB/T13283—2008中第4章所規(guī)定的不低于0.5級的要求；c)不確定度滿足發(fā)放試驗的測試需求；d)經計量檢定合格，并在有效期內。高空科學氣球在發(fā)放之前應完成地面測試中規(guī)定的試驗項目，確認高空科學氣球的各分系統(tǒng)設備符合設計要求，并滿足參加發(fā)放前測試工作的技術狀態(tài)。高空科學氣球實驗/試驗項目在進入發(fā)放場前，應制定測試及試驗計劃，并形成有效文件(包括飛行試驗任務書、測試及試驗大綱、測試記錄表等)。高空科學氣球實驗/試驗項目在進入發(fā)放場后，試驗過程中應按記錄要求記錄試驗數(shù)據(jù)，對異常數(shù)4.5發(fā)放場地發(fā)放場地應滿足如下要求：a)發(fā)放場中心區(qū)的面積、附屬設施和供電照明等滿足試驗大綱要求；b)發(fā)放場測試區(qū)的房間數(shù)量、面積、層高、潔凈度、附屬設施和供電照明等滿足試驗大綱要求；c)發(fā)放所需氣體儲存體積及相對位置滿足試驗大綱要求；d)供、用電安全按照GB50194的要求進行檢查。4.6發(fā)放環(huán)境發(fā)放環(huán)境應滿足如下要求：a)發(fā)放場風速和風向滿足試驗大綱規(guī)定要求；b)平飛高度的風速和風向滿足試驗大綱規(guī)定要求；c)大氣相對濕度、連續(xù)降水等滿足試驗大綱規(guī)定的要求。3GB/T43515—20235測試階段劃分及測試內容5.1測試階段劃分總體測試階段流程如圖1所示。在進入發(fā)放場至完成發(fā)放前，開展測試的流程依次為：分系統(tǒng)測試、全系統(tǒng)集成測試和發(fā)放前測試。明確試驗任務明確試驗任務分系統(tǒng)測試發(fā)放前測試完成發(fā)放圖1總體測試階段流程圖5.2各測試階段的測試內容5.2.1分系統(tǒng)測試階段的測試內容在分系統(tǒng)測試階段開展的測試內容矩陣如表1所示。表1分系統(tǒng)測試階段測試內容矩陣表內容編號球體分系統(tǒng)能源分系統(tǒng)飛控分系統(tǒng)測控分系統(tǒng)載荷分系統(tǒng)發(fā)放分系統(tǒng)1球體法蘭連接測試太陽電池陣性能測試電纜網(wǎng)測試數(shù)據(jù)傳輸通信測試載荷的功能性能測試發(fā)放設備功能測試2球體與降落傘的連接測試儲能電池組充電測試姿態(tài)控制測試視頻功能測試載荷的安裝接口測試氦氣存儲裝置壓力測試3纜繩強度測試儲能電池組可用放電容量測試飛控系統(tǒng)功能綜合測試測試測試載荷的供電接口測試—4火工品測試儲能電池組保護功能測試———載荷的通信數(shù)據(jù)傳輸測試——5吊艙接口測試配電器電性能測試 ———6主備電源切換測試—— 5.2.2全系統(tǒng)集成測試階段的測試內容在全系統(tǒng)集成測試階段開展的測試內容矩陣如表2所示。4表2全系統(tǒng)集成測試階段測試內容矩陣表內容編號結構安裝供電連接模飛綜合應急電源工作時長電磁兼容性1各分系統(tǒng)的設備在吊艙內的安裝測試太陽電池陣與供電系統(tǒng)連接測試正常飛行流程下的模擬飛行測試應急電源啟動測試電磁兼容性測試2電纜安裝測試儲能電池組與配電器的連接測試非正常飛行流程下的應急預案測試應急電源工作時長測試—3高空氣球球底連接裝置與降落傘的安裝測試配電器與各用電負載的連接測試數(shù)據(jù)傳輸鏈路測試—4纜繩與吊艙和降落傘的安裝測試用電負載工作穩(wěn)定性測試——5.2.3發(fā)放前測試階段的測試內容在發(fā)放前測試階段開展的測試內容及流程如圖2所示。開始開始供電檢查測試數(shù)據(jù)傳輸通信測試充氣檢查及充氣量測試地面風速風向測量結束圖2發(fā)放前測試階段開展的測試內容及流程圖5.3分系統(tǒng)測試5.3.1球體分系統(tǒng)球體分系統(tǒng)的測試如下。a)球體法蘭連接測試：檢查法蘭在球體上的安裝位置與安裝接口，確認法蘭在球體上的連接無干涉，測試法蘭連接螺栓預緊力是否在閾值范圍內。b)球體與降落傘的連接測試：確認降落傘與球體的連接方向，確認降落傘繩索無纏繞，確認降落傘傘體無干涉，確認球體與降落傘連接繩結無松動，測量球體與降落傘連接纜繩長度是否在設計值之內。c)纜繩強度測試：測試纜繩的拉伸強度，確認強度在設計值之內。5d)火工品測試：測試火工品電阻是否在設計值之內。e)吊艙接口測試：測試吊艙與纜繩連接的接口是否正確，確認吊艙與纜繩接繩結無松動，測量吊艙與纜繩連接纜繩長度是否在設計值之內。球體分系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)填寫見附錄B的表B.1。5.3.2能源分系統(tǒng)能源分系統(tǒng)的測試如下。a)太陽電池陣性能測試：測試太陽電池陣輸出電壓、電流及效率值，確認太陽電池陣效率在設計值范圍內。b)儲能電池組充電測試：測試儲能電池組能否正常充至滿電，測試滿電狀態(tài)的儲能電池組單體電壓是否在設計值范圍內。c)儲能電池組可用放電容量測試：按照高空科學氣球各類用電負載的實際工況設計儲能電池組的放電功率和工作模式，測試電池組的可用放電容量是否滿足實際飛行的使用需求，確認整個放電過程電池組工作電壓在設計值范圍內。d)儲能電池組保護功能測試：測試儲能電池組過流保護、過壓保護、欠壓保護等保護動作是否按照設計參數(shù)正常執(zhí)行。e)配電器電性能測試：測試配電器各輸出口電壓是否在設計值范圍內，測試配電器各輸出口的功率是否滿足對應用電設備使用需求。f)主備電源切換測試：模擬主電源供電故障的狀態(tài)，測試備用電源能否正常啟動為設備供電。能源分系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)填寫見附錄B的表B.2。飛控分系統(tǒng)的測試如下。a)電纜網(wǎng)測試：測試電纜網(wǎng)各節(jié)點的導通電阻是否在設計值范圍內，測試電纜網(wǎng)不同節(jié)點間的絕緣阻值是否在設計值范圍內。b)姿態(tài)控制測試：測試姿態(tài)控制機構的功能性能是否滿足設計要求。c)飛控系統(tǒng)功能綜合測試：將飛控計算機通過電纜網(wǎng)與各類執(zhí)行機構連接，測試執(zhí)行機構執(zhí)行飛控指令的準確性，測試執(zhí)行機構的動作參數(shù)是否在設計值范圍內。姿態(tài)控制測試及飛控系統(tǒng)功能綜合測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。電纜網(wǎng)測試數(shù)據(jù)填寫見附錄B的表B.3。5.3.4測控分系統(tǒng)測控分系統(tǒng)的測試如下。a)數(shù)據(jù)傳輸通信測試：測試球載數(shù)據(jù)傳輸設備與飛控計算機之間通信連接接口的準確性，測試球載數(shù)據(jù)傳輸設備能夠將工作數(shù)據(jù)準確傳輸至地面接收端，測試不同遮蔽條件下數(shù)據(jù)傳輸信號傳輸是否在設計閾值范圍內。b)視頻功能測試：測試視頻記錄設備是否正常開機工作，測試視頻記錄設備的信號是否正常傳輸至地面接收端。c)雷達應答機測試：測試雷達應答機工作頻段是否正常，測試雷達應答機是否準確將位置信息傳輸至地面測試設備。數(shù)據(jù)傳輸通信測試及視頻功能測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。雷達應答機測試數(shù)據(jù)填寫見附錄B的表B.4。6載荷分系統(tǒng)的測試如下。a)載荷的功能性能測試：測試、確認載荷的功能性能是否符合設計要求。b)載荷的安裝接口測試：測試、確認載荷的安裝接口是否符合設計要求。c)載荷的供電接口測試：測試、確認載荷的供電電壓和工作功率是否符合設計要求。d)載荷的通信數(shù)據(jù)傳輸測試：測試、確認載荷是否將自身的工作參數(shù)傳輸至地面接收端，判斷載荷傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否在設計范圍內。載荷的功能性能測試及載荷的通信數(shù)據(jù)傳輸測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。載荷安裝和供電接口測試數(shù)據(jù)填寫見附錄B的表B.5。發(fā)放分系統(tǒng)的測試如下。a)發(fā)放設備功能測試：測試發(fā)放設備是否可自鎖，在解鎖后是否正常執(zhí)行發(fā)放動作，檢查發(fā)放設備的表面狀態(tài)是否存在影響發(fā)放操作或刺破球體的多余物等。b)氦氣存儲裝置壓力測試：測試氦氣存儲裝置的壓力，計算氣體余量是否滿足飛行大綱的要求。發(fā)放設備的功能測試及氦氣存儲裝置壓力測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。5.4全系統(tǒng)集成測試結構安裝的測試如下。a)各分系統(tǒng)的設備在吊艙內的安裝測試：將各分系統(tǒng)設備安裝于吊艙內的相應接口上，測試安裝接口的正確性，測試安裝預緊力是否在設計范圍內。b)電纜安裝測試：按照設計節(jié)點連接各設備的電纜，確認電纜布局無干涉，測試功率線纜與通信線纜的距離是否在設計值之內。c)高空氣球球底連接裝置與降落傘的安裝測試：連接高空氣球球底連接裝置與降落傘之間的纜繩，測試繩結連接是否可靠無松動，確認纜繩無纏繞和干涉。d)纜繩與吊艙和降落傘的安裝測試：連接吊艙與降落傘之間的纜繩，測試繩結連接是否可靠無松動，確認纜繩無纏繞和干涉。電纜安裝測試、高空氣球球底連接裝置與降落傘的安裝測試、纜繩與吊艙和降落傘的安裝測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。各分系統(tǒng)的設備在吊艙內的安裝測試數(shù)據(jù)填寫見附錄B的表B.6。供電連接的測試如下。a)太陽電池陣與供電系統(tǒng)連接測試：連接太陽電池陣與供電系統(tǒng)，測試電池陣與供電系統(tǒng)連接接口的匹配性，測試電池陣是否能夠正常輸出電壓和電流。b)儲能電池組與配電器的連接測試：連接儲能電池組與配電器，測試配電器是否能正常供電工作、配電器的各輸出口電壓是否在設計值范圍內。c)配電器與各用電負載的連接測試：測試各用電負載在連接配電器后是否能正常啟動工作。d)用電負載工作穩(wěn)定性測試：測試儲能電池組由滿電狀態(tài)工作至全放電狀態(tài)時，在電池組由最高7放電電壓至最低放電電壓的周期內，各用電負載是否能正常穩(wěn)定工作。太陽電池陣與供電系統(tǒng)連接測試、配電器與各用電負載的連接測試、用電負載工作穩(wěn)定性測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。儲能電池組與配電器的連接測試數(shù)據(jù)填寫見附錄B的表B.7。模飛綜合的測試如下。a)正常飛行流程下的模擬飛行測試：按照設計的飛行任務剖面設置飛行控制程序，測試飛控系統(tǒng)執(zhí)行飛行控制程序的可靠性。b)非正常飛行流程下的應急預案測試：模擬飛行過程中可能出現(xiàn)的各類故障，測試飛控系統(tǒng)是否按照設計的預案執(zhí)行相應的動作。c)數(shù)據(jù)傳輸鏈路測試：測試在整個模擬飛行任務執(zhí)行周期內，數(shù)據(jù)傳輸鏈路是否工作正常，數(shù)據(jù)解析是否準確。模飛綜合測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。5.4.4應急電源工作時長應急電源工作時長的測試如下。a)應急電源啟動測試：模擬主電源供電故障的狀態(tài)，測試應急電源是否能夠正常啟動為各用電負載供電。b)應急電源工作時長測試：完成應急電源啟動測試后，測試應急電源供電工作時長是否符合設計值。應急電源工作時長測試數(shù)據(jù)填寫見附錄B的表B.8。電磁兼容性測試主要完成在數(shù)據(jù)傳輸天線小功率工作、半功率工作和全功率工作的工作模式下，檢查球載各類用電負載的工作參數(shù)是否正常，測試通信是否出現(xiàn)異常。電磁兼容性測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。5.5發(fā)放前測試發(fā)放前測試流程如下。a)供電檢查測試：測試各用電設備供電工作性能是否正常。b)數(shù)據(jù)傳輸通信測試：測試球載設備與地面測控設備之間的通信鏈路狀態(tài)，確認設備上下行通信正常。c)充氣檢查及充氣量測試：檢查氦氣傳輸管道是否順暢，測試氣體流量計示值是否正確，充氣過程中實時記錄充氣量，在達到設計值后停止充氣。d)地面風速風向測量：測量地面風速和風向，確認地面風滿足試驗大綱要求。供電檢查測試、數(shù)據(jù)傳輸通信測試、充氣檢查及充氣量測試應根據(jù)測試項目設計測試記錄表格，在測試過程中進行相應測試結果的記錄。地面風速風向測量據(jù)填寫見附錄B的表B.9。8(資料性)高空科學氣球系統(tǒng)組成示意圖高空科學氣球系統(tǒng)組成示意圖如圖A.1所示。球體火工品降落傘纜純吊艙圖A.1高空科學氣球系統(tǒng)組成示意圖9(資料性)高空科學氣球發(fā)放測試記錄表B.1球體分系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)記錄見表B.1。表B.1球體分系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)記錄表設計值測試值備注球體法蘭連接測試法蘭數(shù)量/個法蘭1連接螺釘預緊力/N法蘭2連接螺釘預緊力/N法蘭n連接螺釘預緊力/N球體與降落傘的連接測試球體與降落傘連接纜繩長度/m纜繩強度測試纜繩的拉伸強度/[N/(mm)2]火工品測試火工品電阻值/Ω吊艙接口測試吊艙與纜繩連接纜繩長度/mB.2能源分系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)記錄見表B.2。表B.2能源分系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)記錄表設計值測試值備注太陽電池陣性能測試太陽電池陣輸出電壓/V太陽電池陣輸出電流/A太陽電池陣效率/%儲能電池組充電測試儲能電池組起始充電電壓值/V儲能電池充電電流值/A儲能電池組充電完成電壓值/V儲能電池充電完成最高單體電壓/V儲能電池充電完成最低單體電壓/V儲能電池組單體壓差/mV儲能電池組可用放電容量測試可用放電容量/kWh儲能電池組保護功能測試儲能電池組過流保護值/A儲能電池組過壓保護值/V儲能電池組欠壓保護值/V設計值測試值備注配電器電性能測試配電器輸出口數(shù)量/個配電器輸出口1電壓/V配電器輸出口2電壓/V配電器輸出口n電壓/V主備電源切換測試主備電源切換條件B.3電纜網(wǎng)測試數(shù)據(jù)記錄見表B.3。表B.3電纜網(wǎng)測試數(shù)據(jù)記錄表設計值測試值備注電纜1導通電阻/Ω電纜1節(jié)點間絕緣阻值/MΩ電纜2導通電阻/Ω電纜2節(jié)點間絕緣阻值/MΩ…電纜n導通電阻/Ω電纜n節(jié)點間絕緣阻值/MΩB.4雷達應答機測試數(shù)據(jù)記錄見表B.4。表B.4雷達應答機測試數(shù)據(jù)記錄表設計值測試值備注雷達應答機工作頻段雷達應答機定位傳輸是否準確B.5載荷安裝和供電接口測試數(shù)據(jù)記錄見表B.5。表B.5載荷安裝和供電接口測試數(shù)據(jù)記錄表設計值測試值備注安裝接口安裝孔數(shù)量