航天运载器故障管理功能设计方法

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1、2015年第5期导弹与航天运载技术No.52015总第341期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.341文章编号：1004-7182(2015)05-0046-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150511航天运载器故障管理功能设计方法张素明，耿辉，安雪岩（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）摘要：故障管理功能缺乏系统性的设计方法，是航天运载器健康管理系统设计面临的普遍问题之一。提出一种面向故障影响控制的航天运载器故障管理功能设计方法，并结合某型运载器故障管理功能设计对该方法的工程应用进行初步探

2、讨。关键词：故障管理；故障处理；故障影响控制+中图分类号：V417.3文献标识码：AFaultManagementFunctionDesignofSpaceVehicleZhangSu-ming,GengHui,AnXue-yan(BeijingInstituteofAerospaceSystemsEngineering,Beijing,100076)Abstract:Thelackofsystematicdesignmethodoffaultmanagementfunctionisoneofthegeneralproblemsofspacevehicle’

3、shealthmanagementsystemdesign.Thispaperpresentsadesignmethodoffaultmanagementfunctionthatisorientedtothefaulteffectcontrol,andgivessomediscussiononitsapplicationthroughthefaultmanagementfunctiondesignofthelaunchvehicle.KeyWords:Faultmanagement;Faultdisposal;Faulteffectcontrol0引言节点是

4、各系统的不同层次的具体功能。例如，对于运健康管理系统是新一代航天运载器的重要组成系载火箭，飞行阶段的两个顶层目标为：将预定对象运统，主要完成运载器测试发射阶段和飞行阶段关键故送至正确轨道、在整个飞行期间确保有效载荷良好。障的监测、诊断与处理，并在运载器返回地面后对其在这两个顶层目标之下，运载火箭总体、弹道、气动进行健康评估，以指导运载器的视情维修。故障管理载荷和姿控等专业根据任务需求确定需要火箭提供的即对故障的监测、诊断与处理，是健康管理系统的主运载能力和载荷环境，以及满足运载能力等功能要求要功能，但在健康管理系统设计过程中，如何设计故可能的总体主要参数（如

5、火箭构型、各级发动机推力、障管理功能（即对不同的故障模式应分别采取何种监推进剂加注量、各级结构质量等），然后将其分解为火测与诊断策略、何种处理措施）尚且普遍缺乏系统性箭各系统的功能要求。的设计方法。本文从运载器的任务目标特性出发，根在不同的飞行阶段，当运载器出现故障时，意味据不同故障模式对运载器任务目标的影响，提出一种着当前阶段运载器功能树中的某项功能节点受到了影面向故障影响控制的故障管理功能设计方法，并介绍响（完全或部分丧失），进而，这一故障可能对功能树该方法在某型运载器故障管理功能设计上的应用。中更高层次的功能节点造成影响，即发生了故障影响传播。故障影响

6、传播的过程，一般是沿功能树中自下1故障模式对任务目标的影响分析而上的路径，但在一些意外情况下，也可能出现其他1.1故障影响传播路径及故障管理控制环分析的传播路径。例如，哥伦比亚号航天飞机的失事起因在不同的飞行阶段，运载器需要完成不同的任务于左支撑架的绝缘泡沫块剥落，击中了机翼，导致结目标。为了实现当前阶段的任务目标，需要将其自顶构破裂，这一故障影响传播路径，是在航天飞机设计而下地分解为运载器各个系统的具体功能；换言之，之时未曾考虑到的。因此，在功能树中分析故障模式运载器各系统的具体功能构成了具有不同层次的功能影响时，不仅要分析功能树中已有的“显性”故障影树，

7、功能树的顶层节点是当前阶段的任务目标，其余响传播路径，也要充分分析可能发生的“隐性”故障收稿日期：2014-10-20；修回日期：2015-08-25作者简介：张素明（1984-），男，工程师，主要研究方向为运载火箭的故障诊断与健康管理系统设计与技术第5期张素明等航天运载器故障管理功能设计方法47影响传播路径。d）故障处理时间：执行故障处理决策的时间段。在不同的飞行阶段，运载器健康管理系统通过监e）系统恢复时间：由故障处理完成到故障影响得测、诊断与处理当前阶段的关键故障，实现对关键故到控制（故障征兆消除）的时间段。障的有效管理，即将这些故障模式对运载器的影响

8、控对于运载器健康管理系统来说，故障管理的整个制在可接