2023/1/7第1頁二、衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第1頁二、衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第2頁飛行器現(xiàn)代設計方法衛(wèi)星設計及其一般過程2.1

衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2.2

衛(wèi)星的設計要求2.3

衛(wèi)星設計的約束要求2.4

衛(wèi)星設計的一般程序2023/1/7第2頁飛行器現(xiàn)代設計方法2023/1/7第3頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計

衛(wèi)星：進入并適應外層空間環(huán)境，能在這種特殊環(huán)境下完全自動化運行和工作，以服務于地上人類的特定需求的一類工程技術的人造物體。2023/1/7第3頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第4頁

衛(wèi)星是一種工程產(chǎn)品，因此具有一般工程產(chǎn)品的特性：系統(tǒng)整體性質(zhì)、系統(tǒng)層次性質(zhì)。

衛(wèi)星又是一種天上的產(chǎn)品，因此又具有其極強的個性：對特殊環(huán)境的適應性、高度自動化性、高風險性及不可維修性。衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第4頁衛(wèi)星是一種工程產(chǎn)品2023/1/7第5頁

系統(tǒng)的整體性

“整體大于它的各部分的總和”——貝塔朗菲應將衛(wèi)星整體性質(zhì)和功能的求得和衛(wèi)星整體的優(yōu)化自始至終列為設計工作的首要目標。避免脫離整體功能和整體優(yōu)化原則，避免把局部當整體，突出局部和以局部優(yōu)化來取代整體優(yōu)化。衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第5頁系統(tǒng)的整體性“整2023/1/7第6頁

系統(tǒng)的層次性

衛(wèi)星設計師首先應該清楚他們所承擔的項目位于哪一個層次，并且要做到工作確實“到位”：

要把所設計的項目放在它應該位于的層次上；要把所設計的項目置于它所在層次的恰當位置。

實際工作中，會出現(xiàn)如下兩種錯誤：

不重視系統(tǒng)層次到位，對上一層次不清楚；工作“錯位”，做非本層次或非本位置上的工作衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第6頁系統(tǒng)的層次性衛(wèi)星2023/1/7第7頁

對特殊環(huán)境的適應性

對運載器環(huán)境的適應性

衛(wèi)星從發(fā)射到在軌運行所面臨的有運載器環(huán)境和外層空間環(huán)境，還有返回過程的環(huán)境。

運載器為衛(wèi)星提供合適的裝載空間和條件；運載器飛行產(chǎn)生震動、過載、沖擊、熱、電磁干擾等

對外層空間的適應性

自然環(huán)境、誘導環(huán)境和人為環(huán)境等

對返回環(huán)境的適應性

力學環(huán)境、熱環(huán)境和電離環(huán)境等衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第7頁對特殊環(huán)境的適應性對運載器環(huán)境2023/1/7第8頁

高度自動化性

衛(wèi)星在其工作壽命期間，根據(jù)設計的程序和地面遙控指令，自動地運行和實現(xiàn)其信息獲取、處理、存儲和傳輸?shù)热蝿铡?/p>

衛(wèi)星在遠離地面的空間軌道上運行和工作，它與地面上的同層次的系統(tǒng)——衛(wèi)星測控系統(tǒng)和應用系統(tǒng)之間進行聯(lián)系。衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第8頁高度自動化性衛(wèi)星2023/1/7第9頁

高風險性

衛(wèi)星的高風險性一是體現(xiàn)在發(fā)射過程中的高風險性，其二是衛(wèi)星自身帶有一定量的危險品，包括爆炸螺栓、推進系統(tǒng)等。

衛(wèi)星是“一次性”使用產(chǎn)品，要求衛(wèi)星設計時使其工作壽命期間的失效概率設計到最小，不致發(fā)生整星失效的事件。

不可維修性衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第9頁高風險性衛(wèi)星的高2023/1/7第10頁

衛(wèi)星設計是指設計人員應用航天動力學、結構力學、工程熱物理、工程控制論、電子技術、計算機技術、推進技術等學科知識通過分析綜合和創(chuàng)造思維，將設計要求轉化為一組能完整描述衛(wèi)星的參數(shù)的過程。衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第10頁衛(wèi)星設計是指設計2023/1/7第11頁

衛(wèi)星設計具有一般工程項目設計的特點：順序性和創(chuàng)造性。

衛(wèi)星設計具有不同于一般工程項目設計的特點：（1）由運載器有效載荷引發(fā)的設計特點（2）適應外層空間環(huán)境引發(fā)出的設計特點（3）由特殊一次使用性引發(fā)的設計特點（4）由單件生產(chǎn)引發(fā)的設計特點衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第11頁衛(wèi)星設計具有一般2023/1/7第12頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星的設計要求

衛(wèi)星設計要求是衛(wèi)星總體設計的依據(jù)，它是通過分析、計算、綜合、權衡衛(wèi)星與其外部環(huán)境之間的相互關系和作用而得到的。2023/1/7第12頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第13頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星的設計要求

設計衛(wèi)星需要達到一定的目的，同時又要受到現(xiàn)實條件的制約。

衛(wèi)星設計遵循“先高后低、先外后內(nèi)”原則，因此技術要求也有層次性。2023/1/7第13頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第14頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星的設計要求

衛(wèi)星設計要求可分為目標性設計要求和約束性設計要求2023/1/7第14頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第15頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的約束要求

內(nèi)部約束條件：衛(wèi)星的功能基線，如規(guī)定的軌道類型、衛(wèi)星的軌道高度、衛(wèi)星的重量、有效載荷對衛(wèi)星的特性要求(指向精度、控制方式、電源功率等)以及各種技術接口，這類約束條件可以說是一種內(nèi)部約束條件，是必須要達到的目標。

外部約束條件：如運載火箭、發(fā)射場、地面測控系統(tǒng)和地面應用系統(tǒng)以及衛(wèi)星研制的周期和費用。這些約束條件不是衛(wèi)星本身，而是衛(wèi)星系統(tǒng)外部的接口特性和使用部門提出的要求。衛(wèi)星設計時，這類約束條件也必須得到滿足，且必須協(xié)調(diào)一致。2023/1/7第15頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第16頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序

衛(wèi)星型號的全任務周期2023/1/7第16頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第17頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序

衛(wèi)星的外部設計，也稱為外部環(huán)境設計是衛(wèi)星設計程序的第一步，要進行如下工作：

(1)明確衛(wèi)星在其外部工程環(huán)境所構成的整體中所處的地位，明確衛(wèi)星與這個整體及其中的統(tǒng)計系統(tǒng)之間的關系；

(2)明確衛(wèi)星面臨的技術、經(jīng)濟和人力的支持和限制條件；

(3)明確衛(wèi)星儲運、發(fā)射、運行和返回過程中的人工的和自然的環(huán)境。2023/1/7第17頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第18頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序

衛(wèi)星概要設計目的是發(fā)現(xiàn)和確定新的航天需求，提出衛(wèi)星系統(tǒng)及衛(wèi)星應用的新概念，分析可能的技術實現(xiàn)途徑。研究內(nèi)容包括：衛(wèi)星系統(tǒng)及應用新概念研究，進行概念設計、任務分析、工程系統(tǒng)組成、任務運行研究、系統(tǒng)關鍵技術、費用效益與風險分析等。2023/1/7第18頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第19頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序立體測繪衛(wèi)星2023/1/7第19頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第20頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序同軌立體成像示意圖2023/1/7第20頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第21頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序異軌立體成像示意圖2023/1/7第21頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第22頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序雙星編隊立體成像2023/1/7第22頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第23頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序衛(wèi)星通用設計程序的流程2023/1/7第23頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第24頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序2023/1/7第24頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第25頁二、衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第1頁二、衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第26頁飛行器現(xiàn)代設計方法衛(wèi)星設計及其一般過程2.1

衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2.2

衛(wèi)星的設計要求2.3

衛(wèi)星設計的約束要求2.4

衛(wèi)星設計的一般程序2023/1/7第2頁飛行器現(xiàn)代設計方法2023/1/7第27頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計

衛(wèi)星：進入并適應外層空間環(huán)境，能在這種特殊環(huán)境下完全自動化運行和工作，以服務于地上人類的特定需求的一類工程技術的人造物體。2023/1/7第3頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第28頁

衛(wèi)星是一種工程產(chǎn)品，因此具有一般工程產(chǎn)品的特性：系統(tǒng)整體性質(zhì)、系統(tǒng)層次性質(zhì)。

衛(wèi)星又是一種天上的產(chǎn)品，因此又具有其極強的個性：對特殊環(huán)境的適應性、高度自動化性、高風險性及不可維修性。衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第4頁衛(wèi)星是一種工程產(chǎn)品2023/1/7第29頁

系統(tǒng)的整體性

“整體大于它的各部分的總和”——貝塔朗菲應將衛(wèi)星整體性質(zhì)和功能的求得和衛(wèi)星整體的優(yōu)化自始至終列為設計工作的首要目標。避免脫離整體功能和整體優(yōu)化原則，避免把局部當整體，突出局部和以局部優(yōu)化來取代整體優(yōu)化。衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第5頁系統(tǒng)的整體性“整2023/1/7第30頁

系統(tǒng)的層次性

衛(wèi)星設計師首先應該清楚他們所承擔的項目位于哪一個層次，并且要做到工作確實“到位”：

要把所設計的項目放在它應該位于的層次上；要把所設計的項目置于它所在層次的恰當位置。

實際工作中，會出現(xiàn)如下兩種錯誤：

不重視系統(tǒng)層次到位，對上一層次不清楚；工作“錯位”，做非本層次或非本位置上的工作衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第6頁系統(tǒng)的層次性衛(wèi)星2023/1/7第31頁

對特殊環(huán)境的適應性

對運載器環(huán)境的適應性

衛(wèi)星從發(fā)射到在軌運行所面臨的有運載器環(huán)境和外層空間環(huán)境，還有返回過程的環(huán)境。

運載器為衛(wèi)星提供合適的裝載空間和條件；運載器飛行產(chǎn)生震動、過載、沖擊、熱、電磁干擾等

對外層空間的適應性

自然環(huán)境、誘導環(huán)境和人為環(huán)境等

對返回環(huán)境的適應性

力學環(huán)境、熱環(huán)境和電離環(huán)境等衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第7頁對特殊環(huán)境的適應性對運載器環(huán)境2023/1/7第32頁

高度自動化性

衛(wèi)星在其工作壽命期間，根據(jù)設計的程序和地面遙控指令，自動地運行和實現(xiàn)其信息獲取、處理、存儲和傳輸?shù)热蝿铡?/p>

衛(wèi)星在遠離地面的空間軌道上運行和工作，它與地面上的同層次的系統(tǒng)——衛(wèi)星測控系統(tǒng)和應用系統(tǒng)之間進行聯(lián)系。衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第8頁高度自動化性衛(wèi)星2023/1/7第33頁

高風險性

衛(wèi)星的高風險性一是體現(xiàn)在發(fā)射過程中的高風險性，其二是衛(wèi)星自身帶有一定量的危險品，包括爆炸螺栓、推進系統(tǒng)等。

衛(wèi)星是“一次性”使用產(chǎn)品，要求衛(wèi)星設計時使其工作壽命期間的失效概率設計到最小，不致發(fā)生整星失效的事件。

不可維修性衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第9頁高風險性衛(wèi)星的高2023/1/7第34頁

衛(wèi)星設計是指設計人員應用航天動力學、結構力學、工程熱物理、工程控制論、電子技術、計算機技術、推進技術等學科知識通過分析綜合和創(chuàng)造思維，將設計要求轉化為一組能完整描述衛(wèi)星的參數(shù)的過程。衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第10頁衛(wèi)星設計是指設計2023/1/7第35頁

衛(wèi)星設計具有一般工程項目設計的特點：順序性和創(chuàng)造性。

衛(wèi)星設計具有不同于一般工程項目設計的特點：（1）由運載器有效載荷引發(fā)的設計特點（2）適應外層空間環(huán)境引發(fā)出的設計特點（3）由特殊一次使用性引發(fā)的設計特點（4）由單件生產(chǎn)引發(fā)的設計特點衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星及衛(wèi)星設計2023/1/7第11頁衛(wèi)星設計具有一般2023/1/7第36頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星的設計要求

衛(wèi)星設計要求是衛(wèi)星總體設計的依據(jù)，它是通過分析、計算、綜合、權衡衛(wèi)星與其外部環(huán)境之間的相互關系和作用而得到的。2023/1/7第12頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第37頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星的設計要求

設計衛(wèi)星需要達到一定的目的，同時又要受到現(xiàn)實條件的制約。

衛(wèi)星設計遵循“先高后低、先外后內(nèi)”原則，因此技術要求也有層次性。2023/1/7第13頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第38頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星的設計要求

衛(wèi)星設計要求可分為目標性設計要求和約束性設計要求2023/1/7第14頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第39頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的約束要求

內(nèi)部約束條件：衛(wèi)星的功能基線，如規(guī)定的軌道類型、衛(wèi)星的軌道高度、衛(wèi)星的重量、有效載荷對衛(wèi)星的特性要求(指向精度、控制方式、電源功率等)以及各種技術接口，這類約束條件可以說是一種內(nèi)部約束條件，是必須要達到的目標。

外部約束條件：如運載火箭、發(fā)射場、地面測控系統(tǒng)和地面應用系統(tǒng)以及衛(wèi)星研制的周期和費用。這些約束條件不是衛(wèi)星本身，而是衛(wèi)星系統(tǒng)外部的接口特性和使用部門提出的要求。衛(wèi)星設計時，這類約束條件也必須得到滿足，且必須協(xié)調(diào)一致。2023/1/7第15頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第40頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序

衛(wèi)星型號的全任務周期2023/1/7第16頁衛(wèi)星設計及其一般過程2023/1/7第41頁衛(wèi)星設計及其一般過程衛(wèi)星設計的一般程序

衛(wèi)星的外部設計，也稱為外部環(huán)境設計是衛(wèi)星設計程序的第一步，要進行如下工作：

(1)明確衛(wèi)星在其外部工程環(huán)境所構成的整體中所處的地位，明確衛(wèi)星與這個整體及其中的統(tǒng)計系統(tǒng)之間的關系；

(2)明確衛(wèi)星面臨的技術、經(jīng)濟和人力的支持和限制條件；