航天器總體設(shè)計課件

綜合實例CE-1第十二章12.1概述12.2總體設(shè)計12.3軌道設(shè)計12.4有效載荷設(shè)計12.5公用平臺設(shè)計12.1概述嫦娥探月工程整個探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個階段[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行探測。使用降落在月面上的巡視車、自動機器人探測著陸區(qū)巖石與礦物成分，測定著陸點的熱流和周圍環(huán)境。12.1概述嫦娥探月工程整個探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個階段[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、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立體相機搭載激光計拍攝三維影像月球地形圖2.探測月球上元素的分布3.任務(wù)是評估月球上土壤的厚度和氦-3的資源量4.任務(wù)是監(jiān)測遠至40萬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：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小時軌道已完成)(第三次變軌29日進入48小時軌道已完成)--奔月(10月31日已完成)--修正(第一次修正完成)--制動(5日11時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)計師：孫家棟

首席科學(xué)家：歐陽自遠測控系統(tǒng)總設(shè)計師：于志堅衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師：葉培建12.2總體設(shè)計一、系統(tǒng)組成12.2總體設(shè)計1.衛(wèi)星系統(tǒng)12.2總體設(shè)計2.運載火箭系統(tǒng)運載火箭系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計師分別是中國運載火箭技術(shù)研究院的岑拯、賀祖明。嫦娥1號由我國長征3號甲運載火箭發(fā)射。12.2總體設(shè)計3.發(fā)射場系統(tǒng)載人航天發(fā)射場基本任務(wù)：為運載火箭、飛船有效載荷提供滿足技術(shù)要求的轉(zhuǎn)載、總裝、測試及運輸設(shè)施。發(fā)射系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計師分別是西昌衛(wèi)星發(fā)射中心徐宏亮、解放軍總裝備部工程設(shè)計所于建平。12.2總體設(shè)計4.地面應(yīng)用系統(tǒng)12.2總體設(shè)計5.測控系統(tǒng)測控系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計師分別是西安衛(wèi)星測控中心董德義、解放軍總裝于志堅。我國航天器測控系統(tǒng)已經(jīng)形成了以西安衛(wèi)星測控中心為中樞，以十多個固定臺站、活動測控站和遠望號測量船為骨干的現(xiàn)代化綜合測控網(wǎng)。12.2總體設(shè)計二、衛(wèi)星研制流程初樣階段：在初樣階段進行系統(tǒng)和分系統(tǒng)的接口協(xié)調(diào)、詳細(xì)設(shè)計和試驗驗證。完成熱控星、結(jié)構(gòu)星、電性星的投產(chǎn)和試驗，其目的是確定正樣的技術(shù)狀態(tài)。結(jié)構(gòu)星采用真實的結(jié)構(gòu)件，經(jīng)過結(jié)構(gòu)/熱控模擬設(shè)備總裝后，進行整星級振動試驗；試驗完成后，進行整星熱控實施改裝成熱控星，進行熱平衡試驗；電性星由模擬結(jié)構(gòu)件和真實設(shè)備組成，用以完成不同狀態(tài)下的電性能測試和電磁兼容性試驗。進行衛(wèi)星與測控、應(yīng)用系統(tǒng)的對接試驗，以及星箭地三方電磁兼容性、星箭接口專項匹配性試驗。12.3軌道設(shè)計12.3軌道設(shè)計12.4有效載荷設(shè)計1.三維影像的立體相機CCD嫦娥1號衛(wèi)星將采取與其他國家不同的思路，搭載1臺CCD立體相機和1個激光高度計，兩者結(jié)合繪制完整細(xì)致的立體月球地圖。CCD立體相機同時對衛(wèi)星飛行的前方、下方和后方進行拍照，形成三維影像。12.4有效載荷設(shè)計2.激光高度計激光高度計由激光器、望遠鏡和接收電路三部分組成。衛(wèi)星進入環(huán)月軌道后，激光高度計首先向月面發(fā)射激光束，并立刻用望遠鏡把反射回來的光束變成電信號。12.4有效載荷設(shè)計3.干涉成像光譜儀干涉成像光譜儀可以同時獲取目標(biāo)的“形影信息”和“光譜信息”，在空間遙感探測方面具有不可替代的優(yōu)勢，被譽為光學(xué)傳感器發(fā)展歷史上的一次革命。12.4有效載荷設(shè)計6.高能粒子探測器、低能離子探測器太陽高能粒子探測器和低能離子探測器，將首次探測遠至4萬至40萬km間的空間環(huán)境，這些關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)，對今后深空探測器的環(huán)境防護設(shè)計具有重要的參考價值。這兩種探測器，都是用以探測太陽輻射以及其它宇宙射線的最好工具。12.5公用平臺設(shè)計

嫦娥一號衛(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)柲茈姵胤逭归_最大跨度18.1米。作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，嫦娥一號衛(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)，測控和數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)，推進分系統(tǒng)等多個部分組成。12.5公用平臺設(shè)計

一、結(jié)構(gòu)與機構(gòu)12.5公用平臺設(shè)計

二、控制系統(tǒng)制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)：由測量部件（敏感器）、控制計算機和執(zhí)行機構(gòu)等構(gòu)成，負(fù)責(zé)對探測器飛行路線偏差進行修正和控制，對探測器姿態(tài)進行測量和控制，對太陽能電池帆板和有效載荷進行指向控制，從而保證整個飛行期間的軌道穩(wěn)定，并保證一定的飛行姿態(tài)。我國研制出的新型紫外三軸姿態(tài)敏感器可以完成嫦娥1號三軸姿態(tài)的確定。12.5公用平臺設(shè)計

三、推進系統(tǒng)在嫦娥一號衛(wèi)星上，推進分系統(tǒng)配置了1臺大推力的變軌發(fā)動機和12臺小推力的推力器。12臺推力器分成A、B兩分支，每分支6臺互為備份。在嫦娥一號奔月的過程中，運載火箭將衛(wèi)星送入繞地球飛行的大橢圓軌道后，衛(wèi)星的推進分系統(tǒng)就開始工作，經(jīng)過1次遠地點和3次近地點變軌，使衛(wèi)星進入地月轉(zhuǎn)移軌道，再經(jīng)過2——3次中途修正和3次近月制動，將探測器送入繞月軌道。在隨后衛(wèi)星的1年壽命期內(nèi)，還需要定期進行位置保持控制和姿態(tài)控制。

12.5公用平臺設(shè)計

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

五、測控與星載數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對所有數(shù)據(jù)進行收集。嫦娥一號”所獲取的數(shù)據(jù)將源源不斷地以無線電波的方式傳送回地球，此時，中國四個觀測站形成的“甚長基線陣”，將這些無線電波接收，然后集中發(fā)送到北京總部。測控和數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)：主要包括接收/發(fā)射機、放大器和天線網(wǎng)絡(luò)等。它的主要功能是完成探測器的跟蹤、測軌、遙測、遙控和數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。嫦娥1號的數(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，保證在繞月飛行期間指向地球。12.5公用平臺設(shè)計

五、測控與星載數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)：向各分系統(tǒng)提供時間基準(zhǔn)及頻率標(biāo)準(zhǔn)；接收地球站發(fā)來的實時遙控指令和存儲延時指令，按時間要求分別發(fā)送給各分系統(tǒng)，產(chǎn)生執(zhí)行動作；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)，給地球站下傳遙測數(shù)據(jù)等。12.5公用平臺設(shè)計

五、測控與星載數(shù)據(jù)管理數(shù)管分系統(tǒng)是二級分布式容錯計算機系統(tǒng)，由一臺上位機中央單元（CentralTerminalUnit—CTU）、4臺下位機遠置單元（RTU）、一臺遙控單元（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公用平臺設(shè)計

六、電源月球探測衛(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日定向太陽電池陣，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)的自主運行，具有太陽翼輸出功率