載人航天器飛行產品維修性設計要求編制說明（征求意見稿）22載人航天器飛行產品維修性設計要求編制說明(-)工作簡況1.1任務來源本文件是國家標準委發布的2022年第三批國家標準計劃項目之一，項目計劃編號為20221191-T-801。本文件由全國載人航天標準化技術委員會(SAC/TC570)歸口；由北京空間飛行器總體設計部起草。1.2主要工作過程、標準主要起草人及其所做工作編制任務下達后，成立了編制組。編制組成員包括總體技術人員、總體技術負責人及標準化的專業人員，標準編制組人員組成和分工見表1。表1編制組人員分工序號姓名單位任務分工1張偉北京空間飛行器總體設計部維修性設計要求內容編寫2侯永青北京空間飛行器總體設計部維修性設計要求內容編寫3李志海北京空間飛行器總體設計部維修工作模式內容編寫4呂靜中國科學院空天信息創新研究院載荷維修性內容編寫5夏僑麗北京空間飛行器總體設計部維修需求識別內容編寫6王為北京空間飛行器總體設計部維修安全性設計內容編寫7王洋中國科學院空間應用工程與技術中心載荷維修性內容編寫8楊輝中國空間技術研究院維修保障內容編寫9王占川中國電子科技集團公司第二十九研究所產品維修性內容編寫10陳伯翰北京空間飛行器總體設計部維修性管理內容編寫11尹玉梅北京空間科技信息研究所標準化支持2023年1月18B,成立編制組。2023年2月?3月，編制組開展相關調研工作，包括國內外的有關現有標準，開始起草標準草案。2023年4月?7月，編制組組織多次討論會，對標準草案進行了詳細討論，達成一致修改意見，于2023年8月17日完成征求意見稿及編制說明。（二）標準編制原則和確定標準主要內容的論據2.1標準編制原則本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定編寫。本文件編制原則如下：a） 全面性原則載人航天器在軌運行時間長、可靠性要求高，在軌維修是確保載人航天器長壽命高可靠性運營的必要手段，需從設計階段全面、體系化開展維修性工作。b） 指導性原則載人飛船、空間實驗室、貨運飛船、空間站、巡天望遠鏡等載人航天器均需開展維修性設計，本文件根據已完成研制的載人航天器維修性工作經驗，提煉維修性設計要求,可指導后續載人航天器維修性設計。2.2確定標準主要內容的論據以載人飛船、空間實驗室、貨運飛船、空間站、巡天望遠鏡等載人航天器維修性研制經驗為基礎，提出了載人航天器飛行產品維修性設計要求。載人航天器維修性具備在軌和在線維修的顯著特點，因此維修性設計需與長壽命、可靠性、保障性、測試性等統籌考慮，以達到系統最優。首先通過維修需求分析，確定需開展維修的產品，然后針對所有需維修的產品從單機、分系統、系統三個層次開展維修性設計，包括產品維修安全性設計、維修工作模式設計、故障檢測定位設計、隔離設計、維修布局設計、維修接口設計、輔助設施設計、維修工具設計、維修保障性設計、維修手冊設計。經過載人飛船、空間實驗室、貨運飛船、空間站天和艙、空間站問天艙、空間站夢天艙、巡天望遠鏡等載人航天器維修性研制工作檢驗，上述載人航天器維修性設計方法有效、全面，可作為本文件主要內容來源的依據。2.2.1范圍本文件規定的“載人航天器飛行產品”是指載人航天器上所有組成產品，包括艙內和艙外的產品。通過對所有產品的維修需求識別，確定需開展維修性設計的產品，例如艙內的GNC控制器、內回路泵、蓄電池等平臺產品以及標準單元內的載荷產品，艙外的#太陽翼、中繼天線、機械臂等平臺產品以及艙外暴露平臺上的載荷產品。本文件內容覆蓋載人航天器型號研制全過程，包括可行性論證階段、方案設計階段、初樣研制階段、正樣研制階段、在軌運行階段。本文件是針對載人航天器的共性問題提出通用性要求，各載人航天器系統在保證滿足維修性指標要求的前提下，可根據自己的任務要求和特點制定具體的設計要求。2.2.2維修性工作項目依據載人航天器維修性研制經驗，在可行性論證階段、方案設計階段、初樣研制階段、正樣研制階段、在軌運行階段都需開展維修性工作。但各個階段側重點不同：a） 可行性論證階段需在對國內外現狀研究的基礎上，提出維修性初步指標、主要技術途徑、維修性關鍵技術和初步維修性要求。b） 方案設計階段主要是制定維修性準則和規范，用于規范全系統相關工作，并隨方案設計同步開展維修需求、維修布局的論證。c） 初樣研制階段需要根據設計的深入細化與完善維修性設計準則，納入對分系統或設備的技術要求，同時完成詳細的設計、分析和驗證工作，包括維修需求識別、維修性管理、維修性設計與分析、維修性驗證與評估、維修手冊編制。并重點開展維修性驗證工作。d） 正樣研制階段主要檢查設計狀態在正樣產品上的落實情況，并關注變化內容，在發生維修性相關的技術狀態更改時，補充或重新開展維修性相關的設計、分析和驗證工作；開展在軌運營階段維修性規劃工作。e） 在軌運行階段主要關注在軌產品數據收集與分析、維修任務的在軌實施。2.2.3維修需求識別要求維修需求識別是根據任務要求、壽命要求、產品特性，并結合可靠性設計，分析識別維修需求，確定開展維修性設計的產品清單，明確維修類型、維修層次和維修周期。維修需求的確定是以系統可靠性設計和壽命設計為基礎，通過FMEA和FTA,以及壽命特性分析確定的。避免維修性過度導致資源浪費、防止維修性設計不足導致在軌風險。根據故障后果的嚴酷度確定在軌維修性設計的需求。2.2.4產品維修安全性設計要求產品維修性安全包括航天員的安全和載人航天器的安全，航天員的安全設計主要是防止機械、高溫、高壓、污染物對人造成的損傷；載人航天器的安全設計是通過維修模式設計降低維修影響，同時防止航天員誤操作對航天器的影響。2.2.5維修工作模式設計要求載人航天器是在軌、在線開展維修，為保證實現“開著飛機修飛機”，需要在因維修導致部分產品停機的狀態下，系統主要功能不喪失。因此，產品故障維修時對系統有重要影響的產品，應設計有冗余備份，維修時應切換至備份產品，以替代故障產品功能，避免維修對系統功能產生影響。對于無備份的產品，應通過工作模式設計盡量減少維修影響。維修工作模式設計應覆蓋維修全過程，包括維修準備、維修前狀態設置、進入維修點、拆卸被維修對象、安裝維修備件、維修后狀態設置、維修后恢復。2.2.6故障檢測定位設計要求故障檢測定位設計的目的是要能定位到相應的維修層級，因此故障檢測定位要與維修層次匹配，但受限于在軌檢測資源，檢測的方式可以在線監測和離線檢測相結合。在線監測可結合載人航天器自主故障診斷系統設計，離線檢測可設計離線檢測工具。2.2.7隔離設計要求為避免維修活動對航天器和人造成損傷，需在維修前將故障產品切出航天器的在線系統，包括供電隔離、信息隔離、管路隔離。其中：a） 供電隔離的目的是在維修前，可將故障產品斷電，同時為了降低維修影響域，每個維修產品均宜有獨立的供電開關，以避免多個產品被關聯斷電b） 信息隔離的目的是，為防止維修活動對與被維修設備相連接的上下游電子設備產生影響。c） 管路隔離設計的目的是防止維修時工質泄漏對產品、人員造成損傷。2.2.8維修布局設計要求為確保在軌維修具有良好的可視性、可達性、可操作性，需要開展維修布局設計。但受發射運載包絡限制，航天器上產品具備十分緊湊，因此,在維修布局設計時，需要將維修頻次高、維修時間受約束的產品布局在可視可達性較好的區域。同時維修設備時,宜不拆卸不移動其他周邊設備或少拆卸少移動其他周邊設備，以減少維修帶來的影響。2.2.9維修接口設計要求維修接口設計是單機維修性設計的重要內容，可分為設備間接口和人機接口兩類。需要減少接口種類、降低接口操作難度，從而減少工具種類、減低對人作業能力需求、減少在軌作業難度和時間。2.2.10輔助設施設計要求輔助設施分為艙內和艙外，主要用途是幫助航天員在失重環境下固定身體，為航天員作業提供助力，輔助實現工具、產品的固定和臨時存放，包括艙外腳限制器、艙外操作臺、艙外微型工作臺、艙外固定扶手等。其中艙外腳限制器要適合航天員著艙外服后的限位需求。2.2.11維修工具設計要求在軌維修操作的接口標準化，可以減少維修工具的種類和數量，也可以減少對航天員技能的要求。考慮到電動工具安全性，電動工具供電電壓應不大于36V。2.2.12維修保障性設計要求考慮到在軌維修資源的限制，為盡快修復在軌故障，需要開展維修保障性設計，一是通過對在運營情況的評估，確定維修的時機，合理規劃維修備件存儲方式，同時維修備件要適應上升段環境，滿足在軌轉移過程中的通過性要求。二是在軌維修，尤其艙外維修會使用到機械臂，需要通過合理布局機械臂，實現對維修任務的可達。三是對于機械臂自主更換的產品，需要在產品和艙體上應安裝相應的適配器，由機械臂自主抓取產品，實現艙外產品的維修更換。2.2.13維修手冊設計要求維修手冊是航天員在軌執行維修任務的依據，因此維修手冊應內容完整、翔實、正確反映維修性設計的技術狀態，樣式簡潔統一，并經過試驗驗證。（三）主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術經濟論證，預期的經濟效果我國載人航天器在軌運行時間長、可靠性要求高，在軌維修是確保載人航天器高可靠在軌運行、延長在軌壽命、最大化運營效益的必要方法。我國載人航天器系統復雜，參研單位超過3000家。此外，空間站等載人航天器將在聯合研究、搭載國外設備、航天員聯合飛行、艙段合作、來訪飛行器訪問等方向廣泛開展國際合作。載人航天器飛行產品維修性與地面產品不同，地面產品多為停機后維修，而載人航天器飛行產品為在軌維修，維修時載人航天飛行器仍在正常運轉工作中，需實現“開著飛機修飛機”，而且真空、冷黑、輻照等空間環境因素導致產品的維修性設計與艙內及地面有較大差異；同時航天員在艙外開著維修時需著艙外服，艙外服對作業能力的限制也導致與操作相關的設計與艙內及地面有較大差異。故地面裝備產品的維修性要求難以直接用于指導載人航天器維修性設計。因此，編制本文件可規范國內、國際相關方的相關設計，使其能夠更加規范地開展工作，提高設計效率和準確性，提供我國載人航天器研制和國際合作效益。（四） 釆用國際標準和國外先進標準的情況無。（五） 與有關的現行法律、法規和強制性國家標準的關系本文件遵守現行法律、法規要求，無沖突內容。本文件與