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現(xiàn)貨抗疫情SUN泄壓閥代表型號RPCC-LAN

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航天運輸系統(tǒng)難度大、系統(tǒng)龐大復雜、可靠性高，是高風險的系統(tǒng)工程。本文介紹了快速測試技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并對比分析出我國航天運輸系統(tǒng)快速測試主要差距，梳理出航天運輸系統(tǒng)地面測試架構(gòu)，研究了實現(xiàn)快速測試技術(shù)所需的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：航天器；快速測試；關(guān)鍵技術(shù)

1國內(nèi)外研究狀況

1.1美國研究現(xiàn)狀

美國空軍航天司令部（AFSPC）已把“空間快速反應”作為其未來作戰(zhàn)的主要目標之一，目的是在幾小時或幾天內(nèi)把衛(wèi)星發(fā)射入軌，或快速修復關(guān)鍵的空間系統(tǒng)。2003年1月，美國空軍航天司令部啟動了“快速響應空間”計劃ORS，2007年4月，美國國防部提交了關(guān)于發(fā)展ORS計劃的報告，旨在發(fā)展低成本、快速進入地球軌道的空間能力。2005年美國發(fā)布新的《美國航天運輸政策》，提出了下一代航天運輸系統(tǒng)要達到的主要目標，其中一項目標是演示驗證作戰(zhàn)響應進入空間和利用空間的初始能力，滿足安全的需要，快速測試發(fā)射小型運載火箭（SLV）再次成為美國航天運輸能力轉(zhuǎn)型發(fā)展的重點之一。美國軌道科學公司（OSC）的空間數(shù)據(jù)公司研制的“金牛座”運載火箭運發(fā)射場后只需5天（或更少）的總裝時間，總裝完成后就可給出發(fā)射指令，在72小時之內(nèi)完成火箭發(fā)射，整個發(fā)射過程只需不到25人就可完成，相比傳統(tǒng)運載火箭大大加快了測試和發(fā)射的速度。

1.2俄羅斯研究現(xiàn)狀

俄羅斯在陸基和海基快速進入空間和高峰發(fā)射能力方面，具有明顯的優(yōu)勢。其退役彈道彈大都改制成運載火箭（如第聶伯、隆聲、斯特拉、起跑號、靜海等），直接從地下井或潛艇發(fā)射筒中發(fā)射，用于民用和商用發(fā)射市場。在上個世紀80年代，每年的火箭發(fā)射數(shù)量曾經(jīng)達到100次以上，平均每3天發(fā)射一次。在代號為“安全2004”的核軍演期間，俄軍事航天隊使用“閃電M”運載火箭將一顆軍事衛(wèi)星準確發(fā)射入軌，再次印證了它的應急發(fā)射能力。雖然很少有關(guān)于俄羅斯的快速進入空間能力的報道，但俄羅斯是目前世界上一可能擁有各種發(fā)射方式發(fā)射運載火箭的國家，包括地面固定發(fā)射、公路機動、空中發(fā)射、潛射、海上平臺發(fā)射等，可見俄羅斯在快速機動發(fā)射方面的能力并不比美國差。綜上所述，以美國和俄羅斯為代表的國外快速測試與發(fā)射技術(shù)已通過其快速發(fā)射運載火箭得到了有效的驗證和實施，其技術(shù)已經(jīng)相當成熟。

1.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國目前的航天運輸系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的不懈努力，在一次性運載火箭方面擁有了包括CZ-2F、CZ-3A/B/C、CZ-4B/C、CZ-5、CA-7以及CZ-11等多種型號在內(nèi)的長征運載火箭系列，低軌道運載能力達到25噸，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力達到14噸。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)在役運載火箭已實現(xiàn)了總裝狀態(tài)下的遠距離測發(fā)控模式。火箭電氣系統(tǒng)廣泛采用了VXI、PXI的自動化測試技術(shù)，采用具有智能控制的VXI、PXI總線，輔以遠距離網(wǎng)絡(luò)測發(fā)控手段，實現(xiàn)系統(tǒng)前后端的測試和發(fā)射任務。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，初步實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)信息化處理和自動化判讀的功能，縮短了測試及后續(xù)數(shù)據(jù)判讀的時間，提高了測試效率。運載火箭電氣系統(tǒng)出廠測試一般按地面等效器檢查、單元測試、分系統(tǒng)測試、小匹配測試、大匹配測試和模飛總檢查的次序進行。國內(nèi)各型號運載火箭根據(jù)自身電氣系統(tǒng)特點，其出廠測試項目及流程可能有所差異，但其基本項目和框架大致相同。根據(jù)火箭電氣系統(tǒng)的規(guī)模和復雜程度的不同，出廠測試一般需進行10~15天左右，發(fā)射場測試發(fā)射一般在25~35天左右。

1.4主要差距

迄今為止，我國在役運載火箭都是按計劃發(fā)射的，射前準備、檢測工作十分復雜，完成一次航天發(fā)射任務常常需要數(shù)周乃幾個月的時間。國內(nèi)現(xiàn)役長征系列運載火箭雖然已經(jīng)實現(xiàn)了初步的自動化測試，以及基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和共享，然而在測試流程和方法上還比較落后，主要體現(xiàn)在：箭上大部分電氣系統(tǒng)仍采用點對點測試模式，每一項測試參數(shù)使用專門線路進行數(shù)據(jù)傳輸。測試信號的傳輸處理主要依靠各系統(tǒng)的地測通訊鏈路，箭地接口多，不同測試項目中間電連接器斷開、重連轉(zhuǎn)換多，人工檢查確認耗費大量時間。串行測試項目多，前后有部分重復工作，導致測試效率低下。地面測試設(shè)備分散獨立，缺乏統(tǒng)一管理。測試數(shù)據(jù)主要依靠人工判讀，大部分故障定位及排故工作也基于設(shè)計師經(jīng)驗完成。上述因素不能滿足按需發(fā)射，快速完成空間部署等需求。總體上來說，我國運載火箭的測試發(fā)射技術(shù)距離快速機動發(fā)射需求還有非常大的差距。

2航天運輸系統(tǒng)地面測試架構(gòu)

航天運輸系統(tǒng)地面測試架構(gòu)采用層次結(jié)構(gòu)模型設(shè)計思想，將整個測試系統(tǒng)體系架構(gòu)進行層次劃分，定義各層之間的功能以及各個層次之間的管理，同時制定各軟件研制所必須遵守的接口和服務設(shè)計標準。測試體系可劃分為四層結(jié)構(gòu)，從下上分別是設(shè)備管理層、測試支持層、測試應用層和測試信息化應用層。四層架構(gòu)體系見圖1，各層次的主要功能如下。一層為測試設(shè)備層。部署各分系統(tǒng)相關(guān)的通用或的測試設(shè)備，接收并處理測試支持層發(fā)送過來的相關(guān)命令與指令，根據(jù)指令管理和操作測試設(shè)備，同時接收各測試設(shè)備采集的測試數(shù)據(jù)信息與指令執(zhí)行信息，將這些結(jié)果數(shù)據(jù)與信息返回支持層。所有對設(shè)備的底層操作均在這一層完成。第二層為測試支持層。部屬總控網(wǎng)絡(luò)交換機以及測試數(shù)據(jù)庫。總控網(wǎng)絡(luò)交換機在整個層次模型中起著承上啟下的作用，連接測試應用層和測試設(shè)備管理層。完成各類測試數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)發(fā)服務、各種測試指令和測試設(shè)備管理命令的轉(zhuǎn)發(fā)服務，所有測試應用軟件只需要連接總控網(wǎng)絡(luò)交換機就可以控制和管理測試設(shè)備層的各種測試設(shè)備。測試數(shù)據(jù)庫負責測試數(shù)據(jù)的存儲功能，同時向應用層提供數(shù)據(jù)服務。第三層為測試應用層。部署各系統(tǒng)不同種類的測試執(zhí)行軟件和后端測試工作站。測試軟件可以根據(jù)不同的測試狀態(tài)靈活選擇測試項目，有面向過程類測試的執(zhí)行軟件，有面向指標類的執(zhí)行軟件。這些執(zhí)行軟件通過調(diào)用測試支持層提供的服務，完成各種自動化測試。測試應用層是整個測試系統(tǒng)的人機交互層。第四層為測試信息化應用層。部署各種故障診斷、數(shù)據(jù)判讀終端以及故障診斷軟件，測試任務管理軟件及測試數(shù)據(jù)自動判讀軟件等。這一層的設(shè)備和軟件不直接參與測試過程，其中故障診斷設(shè)備及軟件完成火箭測試階段電氣系統(tǒng)的快速故障診斷和定位，并結(jié)合射前監(jiān)測系統(tǒng)完成射前的系統(tǒng)健康狀態(tài)監(jiān)測。測試任務管理軟件則統(tǒng)一負責運載火箭整個電氣系統(tǒng)的測試任務管理與測試任務安排。測試數(shù)據(jù)自動判讀設(shè)備和軟件則根據(jù)自動化判讀依據(jù)和專家知識庫完成火箭電氣系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的自動化判讀。

3實現(xiàn)快速測試的關(guān)鍵技術(shù)

實現(xiàn)快速測試需要突破基于總線的BIT技術(shù)、并行測試技術(shù)、冗余設(shè)備檢測技術(shù)及數(shù)據(jù)自動判讀和箭上健康管理技術(shù)等。

3.1基于總線的BIT技術(shù)

基于總線的BIT是主機通過總線與各單機自檢單元（ATU）保持聯(lián)系。工作時，主機通過地址總線發(fā)出待測可更換單元（LRU）地址碼，接收到地址后，相應LRU、ATU數(shù)據(jù)上線，其余ATU與數(shù)據(jù)總線的連線處于高阻狀態(tài)。在這種方式中，各ATU中也可設(shè)置從機，但與主機的連接不是通過串口，而是通過總線。BIT技術(shù)當前在運載火箭電氣系統(tǒng)中實施范圍較小，箭上單機測試一般都是通過各自散態(tài)的單元測試完成，并且為完成這些單元測試需要配置大量的單元測試儀器。儀器裝箭后，基本也是通過通道實施激勵完成功能測試。箭上采用總線結(jié)構(gòu)后，隨著基于總線的單機BIT技術(shù)的應用，單機可實現(xiàn)在線自檢，在射前快速自動完成對各功能模塊的檢測，并將自檢結(jié)果傳送地面，提供顯示及判斷，提高系統(tǒng)檢查測試效率。

3.2并行測試技術(shù)

并行測試是通過增加單位時間被測對象的數(shù)量來提高系統(tǒng)的吞吐率，同時在每一個被測對象的內(nèi)部，可并行測試多個被測參數(shù)，根據(jù)被測對象的測試需求自動調(diào)度各個被測對象及其參數(shù)的測試，使測試資源始終處于非空閑狀態(tài)。測試任務的分解是并行測試的前提與基礎(chǔ)，影響到終并行測試的執(zhí)行效率、執(zhí)行時間。任務分解應以關(guān)聯(lián)性強者歸一、等待間隔長者分解為基本原則，綜合考慮顆粒度和測試切換對任務執(zhí)行的影響：顆粒度過小、任務頻繁切換導致切換準備時間過長，影響測試效率；顆粒度過大、測試項目內(nèi)等待導致執(zhí)行時間延長，并行執(zhí)行效率下降。為簡化測試任務調(diào)度，任務分析時可以考慮盡量降低測試任務間的順序相關(guān)性。對運載火箭，并行測試可從兩個維度進行。一方面運用統(tǒng)籌學方法安排測試項目，合并優(yōu)化流程，不干涉的測試項目并行開展，達到縮短測試時間的目的，這是提高測試發(fā)射效率的有效手段，也是目前在飛型號實現(xiàn)快速測試發(fā)射的主要途徑；另一方面對箭上測試參數(shù)開展并行測試，這涉及到測試任務分解，測試儀器資源分配，測試軟件多線程設(shè)計等，需要在前期的測試項目和測試點分析時就開展。

3.3冗余設(shè)備檢測技術(shù)

冗余設(shè)備檢測技術(shù)必須保證被測設(shè)備或系統(tǒng)在1次通電運行測試中，針對主份和備份系統(tǒng)或設(shè)備能夠同時獨立的取得2套以上的測試結(jié)果數(shù)據(jù)，而不是用重復測試的方式取得2套以上測試數(shù)據(jù)，本質(zhì)區(qū)別就在于“同時取得”和“不同時取得”。能夠有效的縮短測試時間，提高測試效率。另一方面，在進行冗余設(shè)備檢測的設(shè)計時，相對于主測系統(tǒng)而言，在硬件和軟件方面均應采用*獨立的方案，在線路、元器件、軟件等方面盡可能不要與主測系統(tǒng)相同，以保證2個系統(tǒng)發(fā)生故障的事件具有相對獨立和隨機的性質(zhì)。冗余設(shè)備檢測技術(shù)所選用的方案必須簡單、技術(shù)成熟、容易實現(xiàn)、穩(wěn)妥可靠，盡量利用現(xiàn)有設(shè)備和通訊鏈路，不給箭上和地面增加新的硬件負擔。冗余系統(tǒng)功能的設(shè)計，應充分考慮與主測系統(tǒng)的互補性，如點測與連續(xù)記錄的互補、參數(shù)的模擬量表示與數(shù)字量表示的互補、測試方案的互補等等。

3.4數(shù)據(jù)自動判讀和箭上健康管理技術(shù)

在進行連續(xù)的測試過程中，對測試數(shù)據(jù)信息進行自動判讀是十分必要的。運載火箭遙測數(shù)據(jù)自動判讀技術(shù)，可在短時間內(nèi)由計算機根據(jù)大量的遙測數(shù)據(jù)信息自動判別出火箭各項測試參數(shù)及運行狀態(tài)是否正常，可有效減少人為差錯，提高測試效率。在對測試信息進行自動判讀的基礎(chǔ)上，進一步的工作應對獲取的測試信息進行穩(wěn)定性、一致性、相關(guān)性分析，應用健康管理技術(shù)對測試信號的趨勢進行預測，及早發(fā)現(xiàn)問題，避免問題所帶來的惡化影響，還可以根據(jù)對過去歷史數(shù)據(jù)的分析判斷，利用人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)，增加故障趨勢預測的功能，便于發(fā)現(xiàn)早期故障。隨著技術(shù)發(fā)展，利用科學方法建立對運載火箭測試數(shù)據(jù)自動判讀、故障自動診斷、健康狀態(tài)自動監(jiān)測和管理的手段，將設(shè)計人員從繁重的數(shù)據(jù)判讀、故障分析和排查以及產(chǎn)品維護中解脫出來，提高測試、發(fā)射和產(chǎn)品維護效率，已經(jīng)成為技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

4小結(jié)

未來運載火箭測試發(fā)射系統(tǒng)將朝著大型化、復雜化、高可靠性等趨勢發(fā)展，同時也將推動計算機數(shù)據(jù)總線技術(shù)、自動化測試技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，這將對航天測試發(fā)射系統(tǒng)的不斷進步和完善提供有力保障。隨著上述關(guān)鍵技術(shù)的突破應用并結(jié)合新型運載火箭自身電氣系統(tǒng)特點，未來將會實現(xiàn)運載火箭快速測試發(fā)射。