国际空间站鉴定和验收环境试验要求与GJB 1027A对比及分析

陈金明，李春杨，付仕明

（1. 北京卫星环境工程研究所，北京100094；2. 中国空间技术研究院 载人航天总体部，北京 100094）

0 引言

美国航空航天局的约翰逊空间中心、加拿大航天局和意大利航天局针对国际空间站研制任务，为国际空间站组件的结构模拟件和飞行件鉴定环境试验与验收环境试验提出了统一的试验要求[1]。该环境试验要求除了详细规定组件的结构模拟件和飞行件的主要试验内容、试验程序及试验条件允许偏差之外，对飞行件的飞行试验也作了规定。同时还对参试人员的知识和技能提出了明确要求。

除了美国、加拿大和意大利所承担的国际空间站各系统、各舱段须采用本试验要求外，其余成员国所承担的系统、舱室也应优先考虑本要求所作出的各种规定。

1 试验条件允许偏差

国际空间站组件的环境试验条件允许偏差见表1。

表1 试验条件最大允许偏差Table 1 Maximum allowable tolerances on test conditions

续表1

该试验条件允许偏差与 GJB 1027A—2005[2]在以下方面存在差异：

1）温度条件。国际空间站的试验温度允许偏差为±3 ℃，而GJB 1027A—2005试验低温允许偏差为 0～+4 ℃，高温允许偏差为-4～0 ℃。可见，国际空间站的试验温度允许偏差比GJB 1027A—2005要严格。

2）振动频率条件。国际空间站振动试验的频率允许偏差分成两个部分，即≥25 Hz时为±2%、＜25 Hz 时为±0.25 Hz，而GJB 1027A—2005振动试验频率允许偏差为±2%。

3）对于随机振动试验和噪声试验，国际空间站的试验条件允许偏差比GJB 1027A—2005要稍严一些。

2 鉴定试验

国际空间站组件鉴定试验包括部组件鉴定试验、结构模拟件鉴定试验和飞行件鉴定试验3部分。

2.1 部组件鉴定试验

国际空间站部组件鉴定试验的基线内容见表2。如果部组件由多种类型单机产品组成，则需要对每种产品类型进行试验。

表2 国际空间站部组件鉴定试验基线Table 2 Component qualification tests of International Space Station

表3列出了GJB 1027A—2005标准部组件鉴 定试验基线内容，共包括15项。

表3 GJB 1027A—2005部组件鉴定试验基线Table 3 Component qualification tests of GJB 1027A—2005

经表2和表3的对比，两者的主要差异为：

1）国际空间站部组件试验要求认为湿度试验是不需要做的，而GJB 1027A—2005则把气候试验当作“经评价要求做的”试验，但没有湿度试验。

2）国际空间站部组件鉴定试验包括泄/复压试验和电晕放电试验，但GJB 1027A—2005部组件鉴定试验不包括这2项试验。

3）GJB 1027A—2005部组件鉴定试验包括检查、爆破压力和磁试验，但国际空间站部组件鉴定试验不包含这3项试验。

2.2 结构模拟件鉴定试验

结构模拟件鉴定试验包括静力试验和模态试验。

静力试验以验证结构满足强度和刚度要求的能力，并具有设计冗余以承受在工作寿命期内发生的最大载荷。

模态试验用来确认或验证分析中所提出的动力学模型，验证结构设计的有效性。

2.3 飞行件鉴定试验

飞行件鉴定试验主要包括功能试验、电磁兼容试验、噪声试验、压力/漏率测试4项。

执行鉴定试验的飞行件一般不进行发射。对于不能单独进行试验的飞行件，可用模拟件代替。如果飞行件能用面板数据处理器进行控制，则可把飞行软件植入控制计算机进行试验。

3 验收试验

国际空间站部组件验收试验主要包括部组件验收试验和飞行件验收试验。

3.1 部组件验收试验

国际空间站的部组件验收试验基线内容见表4。如果部组件由多种类型单机产品组成，则需要对每种产品类型进行试验。

表4 国际空间站部组件验收试验基线Table 4 Component acceptance tests of International Space Station

表5列出了GJB 1027A—2005部组件验收试 验基线内容，共包括13项。

表5 GJB 1027A—2005部组件验收试验基线Table 5 Component acceptance tests of GJB 1027A—2005

经表4和表5的对比，两者的主要差异为：

1）国际空间站部组件验收试验包括老化、耐氧和电晕放电试验，但GJB 1027A—2005部组件验收试验不包含这3项试验。

2）GJB 1027A—2005部组件验收试验包括检查、磨合、检验载荷、电磁兼容和磁试验，但国际空间站部组件验收试验不包含这5项试验。

3.2 飞行件验收试验

飞行件需要验证操作需求，也要验证功能和性能需求[3-5]。飞行件验收试验包括功能试验、电磁兼容试验、压力/漏率测试、毒气释放试验、噪声试验、质量特性测试等6项。

4 飞行试验

国际空间站组件飞行试验包括鉴定组件的飞行试验和飞行件的鉴定飞行试验。

当直接用鉴定组件进行飞行试验时，应对鉴定组件的试验要求进行适当修改，降低其应力量级。对于装配了鉴定组件的飞行件，也要进行相同的飞行试验，即可以按照验收要求或与本文要求一致作原型飞行试验。

飞行件的鉴定飞行试验应降低鉴定试验量级和缩短试验时间。装入该飞行件的所有部组件应经过了原型飞行试验或地面鉴定试验和验收试验。

5 结束语

针对国际空间站研制任务，成员国制定了详细且严格的组件环境试验要求，并对该要求进行了多次修订。经过调研分析，我们认为以下几方面值得借鉴：

1）把组件泄漏率测试和组件质量特性测试归入环境试验要求并对检测方法进行严格规定和说明；2）国际空间站的组件环境试验技术参数大部分与我国GJB 1027A—2005所规定的相同，只有一小部分稍有差别；3）针对国际空间站工作特点，制定了氧气兼容（耐氧）试验和毒气释放试验要求；4）对飞行试验和再试验制定了相应的要求；5）为降低研制成本和加快研制速度，制定了非关重件试验要求。

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[1] Johnson Space Center. Qualification and acceptance environmental test requirements: International Space Station program[S]. Revision U. National Aeronautics and Space Administration International Space Station Program, 2003-03-28

[2] GJB 1027A—2005 运载器、上面级、航天器试验要求[S], 2005-12-12

[3] 祝耀昌, 王建刚, 张建军. GJB 150A与GJB 150内容对比和分析（一）[J]. 航天器环境工程, 2011, 28(1): 5-10

Zhu Yaochang, Wang Jian’gang, Zhang Jianjun. A comparative study of GJB 150A and GJB 150 (Part I)[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2011, 28(1): 5-10

[4] 祝耀昌, 王建刚, 张建军. GJB 150A与GJB 150内容对比和分析（二）[J]. 航天器环境工程, 2011, 28(2): 110-114

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[5] 祝耀昌, 魏莱, 程丛高. GJB 150/150A、GJB 4239和MIL-STD 810F/G的特性和相互关系分析[J]. 航天器环境工程, 2012, 29(3): 243-249

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