載人航天器飛行產(chǎn)品維修性設(shè)計要求編制說明（征求意見稿）22載人航天器飛行產(chǎn)品維修性設(shè)計要求編制說明(-)工作簡況1.1任務(wù)來源本文件是國家標準委發(fā)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(shù)委員會(SAC/TC570)歸口；由北京空間飛行器總體設(shè)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(wù)下達后，成立了編制組。編制組成員包括總體技術(shù)人員、總體技術(shù)負責人及標準化的專業(yè)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(wù)分工1張偉北京空間飛行器總體設(shè)計部維修性設(shè)計要求內(nèi)容編寫2侯永青北京空間飛行器總體設(shè)計部維修性設(shè)計要求內(nèi)容編寫3李志海北京空間飛行器總體設(shè)計部維修工作模式內(nèi)容編寫4呂靜中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院載荷維修性內(nèi)容編寫5夏僑麗北京空間飛行器總體設(shè)計部維修需求識別內(nèi)容編寫6王為北京空間飛行器總體設(shè)計部維修安全性設(shè)計內(nèi)容編寫7王洋中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心載荷維修性內(nèi)容編寫8楊輝中國空間技術(shù)研究院維修保障內(nèi)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(chǎn)品維修性內(nèi)容編寫10陳伯翰北京空間飛行器總體設(shè)計部維修性管理內(nèi)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(guān)調(diào)研工作，包括國內(nèi)外的有關(guān)現(xiàn)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(nèi)容的論據(jù)2.1標準編制原則本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)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(shè)計階段全面、體系化開展維修性工作。b） 指導(dǎo)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(shè)計，本文件根據(jù)已完成研制的載人航天器維修性工作經(jīng)驗，提煉維修性設(shè)計要求,可指導(dǎo)后續(xù)載人航天器維修性設(shè)計。2.2確定標準主要內(nèi)容的論據(jù)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(jīng)驗為基礎(chǔ)，提出了載人航天器飛行產(chǎn)品維修性設(shè)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(shè)計需與長壽命、可靠性、保障性、測試性等統(tǒng)籌考慮，以達到系統(tǒng)最優(yōu)。首先通過維修需求分析，確定需開展維修的產(chǎn)品，然后針對所有需維修的產(chǎn)品從單機、分系統(tǒng)、系統(tǒng)三個層次開展維修性設(shè)計，包括產(chǎn)品維修安全性設(shè)計、維修工作模式設(shè)計、故障檢測定位設(shè)計、隔離設(shè)計、維修布局設(shè)計、維修接口設(shè)計、輔助設(shè)施設(shè)計、維修工具設(shè)計、維修保障性設(shè)計、維修手冊設(shè)計。經(jīng)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(shè)計方法有效、全面，可作為本文件主要內(nèi)容來源的依據(jù)。2.2.1范圍本文件規(guī)定的“載人航天器飛行產(chǎn)品”是指載人航天器上所有組成產(chǎn)品，包括艙內(nèi)和艙外的產(chǎn)品。通過對所有產(chǎn)品的維修需求識別，確定需開展維修性設(shè)計的產(chǎn)品，例如艙內(nèi)的GNC控制器、內(nèi)回路泵、蓄電池等平臺產(chǎn)品以及標準單元內(nèi)的載荷產(chǎn)品，艙外的#太陽翼、中繼天線、機械臂等平臺產(chǎn)品以及艙外暴露平臺上的載荷產(chǎn)品。本文件內(nèi)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(shè)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(tǒng)在保證滿足維修性指標要求的前提下，可根據(jù)自己的任務(wù)要求和特點制定具體的設(shè)計要求。2.2.2維修性工作項目依據(jù)載人航天器維修性研制經(jīng)驗，在可行性論證階段、方案設(shè)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(cè)重點不同：a） 可行性論證階段需在對國內(nèi)外現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上，提出維修性初步指標、主要技術(shù)途徑、維修性關(guān)鍵技術(shù)和初步維修性要求。b） 方案設(shè)計階段主要是制定維修性準則和規(guī)范，用于規(guī)范全系統(tǒng)相關(guān)工作，并隨方案設(shè)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(jù)設(shè)計的深入細化與完善維修性設(shè)計準則，納入對分系統(tǒng)或設(shè)備的技術(shù)要求，同時完成詳細的設(shè)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(shè)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(shè)計狀態(tài)在正樣產(chǎn)品上的落實情況，并關(guān)注變化內(nèi)容，在發(fā)生維修性相關(guān)的技術(shù)狀態(tài)更改時，補充或重新開展維修性相關(guān)的設(shè)計、分析和驗證工作；開展在軌運營階段維修性規(guī)劃工作。e） 在軌運行階段主要關(guān)注在軌產(chǎn)品數(shù)據(jù)收集與分析、維修任務(wù)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(jù)任務(wù)要求、壽命要求、產(chǎn)品特性，并結(jié)合可靠性設(shè)計，分析識別維修需求，確定開展維修性設(shè)計的產(chǎn)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(tǒng)可靠性設(shè)計和壽命設(shè)計為基礎(chǔ)，通過FMEA和FTA,以及壽命特性分析確定的。避免維修性過度導(dǎo)致資源浪費、防止維修性設(shè)計不足導(dǎo)致在軌風險。根據(jù)故障后果的嚴酷度確定在軌維修性設(shè)計的需求。2.2.4產(chǎn)品維修安全性設(shè)計要求產(chǎn)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(shè)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(shè)計是通過維修模式設(shè)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(shè)計要求載人航天器是在軌、在線開展維修，為保證實現(xiàn)“開著飛機修飛機”，需要在因維修導(dǎo)致部分產(chǎn)品停機的狀態(tài)下，系統(tǒng)主要功能不喪失。因此，產(chǎn)品故障維修時對系統(tǒng)有重要影響的產(chǎn)品，應(yīng)設(shè)計有冗余備份，維修時應(yīng)切換至備份產(chǎn)品，以替代故障產(chǎn)品功能，避免維修對系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響。對于無備份的產(chǎn)品，應(yīng)通過工作模式設(shè)計盡量減少維修影響。維修工作模式設(shè)計應(yīng)覆蓋維修全過程，包括維修準備、維修前狀態(tài)設(shè)置、進入維修點、拆卸被維修對象、安裝維修備件、維修后狀態(tài)設(shè)置、維修后恢復(fù)。2.2.6故障檢測定位設(shè)計要求故障檢測定位設(shè)計的目的是要能定位到相應(yīng)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(jiān)測和離線檢測相結(jié)合。在線監(jiān)測可結(jié)合載人航天器自主故障診斷系統(tǒng)設(shè)計，離線檢測可設(shè)計離線檢測工具。2.2.7隔離設(shè)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(chǎn)品切出航天器的在線系統(tǒng)，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(chǎn)品斷電，同時為了降低維修影響域，每個維修產(chǎn)品均宜有獨立的供電開關(guān)，以避免多個產(chǎn)品被關(guān)聯(lián)斷電b） 信息隔離的目的是，為防止維修活動對與被維修設(shè)備相連接的上下游電子設(shè)備產(chǎn)生影響。c） 管路隔離設(shè)計的目的是防止維修時工質(zhì)泄漏對產(chǎn)品、人員造成損傷。2.2.8維修布局設(shè)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(shè)計。但受發(fā)射運載包絡(luò)限制，航天器上產(chǎn)品具備十分緊湊，因此,在維修布局設(shè)計時，需要將維修頻次高、維修時間受約束的產(chǎn)品布局在可視可達性較好的區(qū)域。同時維修設(shè)備時,宜不拆卸不移動其他周邊設(shè)備或少拆卸少移動其他周邊設(shè)備，以減少維修帶來的影響。2.2.9維修接口設(shè)計要求維修接口設(shè)計是單機維修性設(shè)計的重要內(nèi)容，可分為設(shè)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(yè)能力需求、減少在軌作業(yè)難度和時間。2.2.10輔助設(shè)施設(shè)計要求輔助設(shè)施分為艙內(nèi)和艙外，主要用途是幫助航天員在失重環(huán)境下固定身體，為航天員作業(yè)提供助力，輔助實現(xiàn)工具、產(chǎn)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(shè)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(shù)量，也可以減少對航天員技能的要求?？紤]到電動工具安全性，電動工具供電電壓應(yīng)不大于36V。2.2.12維修保障性設(shè)計要求考慮到在軌維修資源的限制，為盡快修復(fù)在軌故障，需要開展維修保障性設(shè)計，一是通過對在運營情況的評估，確定維修的時機，合理規(guī)劃維修備件存儲方式，同時維修備件要適應(yīng)上升段環(huán)境，滿足在軌轉(zhuǎn)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(xiàn)對維修任務(wù)的可達。三是對于機械臂自主更換的產(chǎn)品，需要在產(chǎn)品和艙體上應(yīng)安裝相應(yīng)的適配器，由機械臂自主抓取產(chǎn)品，實現(xiàn)艙外產(chǎn)品的維修更換。2.2.13維修手冊設(shè)計要求維修手冊是航天員在軌執(zhí)行維修任務(wù)的依據(jù)，因此維修手冊應(yīng)內(nèi)容完整、翔實、正確反映維修性設(shè)計的技術(shù)狀態(tài)，樣式簡潔統(tǒng)一，并經(jīng)過試驗驗證。（三）主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期的經(jīng)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(tǒng)復(fù)雜，參研單位超過3000家。此外，空間站等載人航天器將在聯(lián)合研究、搭載國外設(shè)備、航天員聯(lián)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(chǎn)品維修性與地面產(chǎn)品不同，地面產(chǎn)品多為停機后維修，而載人航天器飛行產(chǎn)品為在軌維修，維修時載人航天飛行器仍在正常運轉(zhuǎn)工作中，需實現(xiàn)“開著飛機修飛機”，而且真空、冷黑、輻照等空間環(huán)境因素導(dǎo)致產(chǎn)品的維修性設(shè)計與艙內(nèi)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(yè)能力的限制也導(dǎo)致與操作相關(guān)的設(shè)計與艙內(nèi)及地面有較大差異。故地面裝備產(chǎn)品的維修性要求難以直接用于指導(dǎo)載人航天器維修性設(shè)計。因此，編制本文件可規(guī)范國內(nèi)、國際相關(guān)方的相關(guān)設(shè)計，使其能夠更加規(guī)范地開展工作，提高設(shè)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(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關(guān)系本文件遵守現(xiàn)行法律、法規(guī)要求，無沖突內(nèi)容。本文件與