卫星设计及其一般过程卫星及卫星设计第5p系统的整体性课件

1、2022/8/7第 1 页二、卫星设计及其一般过程2022/8/7第 2 页飞行器现代设计方法 卫星设计及其一般过程2.1 卫星及卫星设计2.2 卫星的设计要求2.3 卫星设计的约束要求2.4 卫星设计的一般程序2022/8/7第 3 页卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计 卫星：进入并适应外层空间环境，能在这种特殊环境下完全自动化运行和工作，以服务于地上人类的特定需求的一类工程技术的人造物体。2022/8/7第 4 页 卫星是一种工程产品，因此具有一般工程产品的特性：系统整体性质、系统层次性质。 卫星又是一种天上的产品，因此又具有其极强的个性：对特殊环境的适应性、高度自动化性、高风险性及不可

2、维修性。卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计2022/8/7第 5 页 系统的整体性 “整体大于它的各部分的总和”贝塔朗菲 应将卫星整体性质和功能的求得和卫星整体的优化自始至终列为设计工作的首要目标。 避免脱离整体功能和整体优化原则，避免把局部当整体，突出局部和以局部优化来取代整体优化。卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计2022/8/7第 6 页 系统的层次性 卫星设计师首先应该清楚他们所承担的项目位于哪一个层次，并且要做到工作确实“到位”： 要把所设计的项目放在它应该位于的层次上； 要把所设计的项目置于它所在层次的恰当位置。 实际工作中，会出现如下两种错误： 不重视系统层次到位，对上一层次

3、不清楚； 工作“错位”，做非本层次或非本位置上的工作卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计2022/8/7第 7 页 对特殊环境的适应性 对运载器环境的适应性 卫星从发射到在轨运行所面临的有运载器环境和外层空间环境，还有返回过程的环境。 运载器为卫星提供合适的装载空间和条件；运载器飞行产生震动、过载、冲击、热、电磁干扰等 对外层空间的适应性 自然环境、诱导环境和人为环境等 对返回环境的适应性 力学环境、热环境和电离环境等卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计2022/8/7第 8 页 高度自动化性 卫星在其工作寿命期间，根据设计的程序和地面遥控指令，自动地运行和实现其信息获取、处理、存储和传输等任

4、务。 卫星在远离地面的空间轨道上运行和工作，它与地面上的同层次的系统卫星测控系统和应用系统之间进行联系。卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计2022/8/7第 9 页 高风险性 卫星的高风险性一是体现在发射过程中的高风险性，其二是卫星自身带有一定量的危险品，包括爆炸螺栓、推进系统等。 卫星是“一次性”使用产品，要求卫星设计时使其工作寿命期间的失效概率设计到最小，不致发生整星失效的事件。 不可维修性卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计2022/8/7第 10 页 卫星设计是指设计人员应用航天动力学、结构力学、工程热物理、工程控制论、电子技术、计算机技术、推进技术等学科知识通过分析综合和创造思维，

5、将设计要求转化为一组能完整描述卫星的参数的过程。卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计2022/8/7第 11 页 卫星设计具有一般工程项目设计的特点：顺序性和创造性。 卫星设计具有不同于一般工程项目设计的特点：（1）由运载器有效载荷引发的设计特点（2）适应外层空间环境引发出的设计特点（3）由特殊一次使用性引发的设计特点（4）由单件生产引发的设计特点卫星设计及其一般过程 卫星及卫星设计2022/8/7第 12 页卫星设计及其一般过程 卫星的设计要求 卫星设计要求是卫星总体设计的依据，它是通过分析、计算、综合、权衡卫星与其外部环境之间的相互关系和作用而得到的。2022/8/7第 13 页卫星设计及

6、其一般过程 卫星的设计要求 设计卫星需要达到一定的目的，同时又要受到现实条件的制约。 卫星设计遵循“先高后低、先外后内”原则，因此技术要求也有层次性。2022/8/7第 14 页卫星设计及其一般过程 卫星的设计要求 卫星设计要求可分为目标性设计要求和约束性设计要求2022/8/7第 15 页卫星设计及其一般过程 卫星设计的约束要求 内部约束条件：卫星的功能基线，如规定的轨道类型、卫星的轨道高度、卫星的重量、有效载荷对卫星的特性要求(指向精度、控制方式、电源功率等)以及各种技术接口，这类约束条件可以说是一种内部约束条件，是必须要达到的目标。 外部约束条件：如运载火箭、发射场、地面测控系统和地面应

7、用系统以及卫星研制的周期和费用。这些约束条件不是卫星本身，而是卫星系统外部的接口特性和使用部门提出的要求。卫星设计时，这类约束条件也必须得到满足，且必须协调一致。2022/8/7第 16 页卫星设计及其一般过程 卫星设计的一般程序 卫星型号的全任务周期2022/8/7第 17 页卫星设计及其一般过程 卫星设计的一般程序 卫星的外部设计，也称为外部环境设计是卫星设计程序的第一步，要进行如下工作： (1) 明确卫星在其外部工程环境所构成的整体中所处的地位，明确卫星与这个整体及其中的统计系统之间的关系； (2) 明确卫星面临的技术、经济和人力的支持和限制条件； (3) 明确卫星储运、发射、运行和返回过程中的人工的和自然的环境。2022/8/7第 18 页卫星设计及其一般过程 卫星设计的一般程序 卫星概要设计 目的是发现和确定新的航天需求，提出卫星系统及卫星应用的新概念，分析可能的技术实现途径。 研究内容包括：卫星系统及应用新概念研究，进行概念设计、任务分析、工程系统组成、任务运行研究、系统关键技术、费用效益与风险分析等。2022/8/7第 19 页卫星设计及其一般过程 卫星设计的一般程序立体测绘卫星2022/8/7第 20 页卫星设计及其一般过程 卫星设计的一般程序同轨立体成像示意图2022/8/7第 21 页卫星设计及其一般过程 卫星设计的一般程序异轨立体成