现货抗疫情SUN泄压阀代表型号RPCC-LAN

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航天运输系统难度大、系统庞大复杂、可靠性高，是高风险的系统工程。本文介绍了快速测试技术在国内外的研究现状，并对比分析出我国航天运输系统快速测试主要差距，梳理出航天运输系统地面测试架构，研究了实现快速测试技术所需的关键技术。

关键词：航天器；快速测试；关键技术

1国内外研究状况

1.1美国研究现状

美国空军航天司令部（AFSPC）已把“空间快速反应”作为其未来作战的主要目标之一，目的是在几小时或几天内把卫星发射入轨，或快速修复关键的空间系统。2003年1月，美国空军航天司令部启动了“快速响应空间”计划ORS，2007年4月，美国国防部提交了关于发展ORS计划的报告，旨在发展低成本、快速进入地球轨道的空间能力。2005年美国发布新的《美国航天运输政策》，提出了下一代航天运输系统要达到的主要目标，其中一项目标是演示验证作战响应进入空间和利用空间的初始能力，满足安全的需要，快速测试发射小型运载火箭（SLV）再次成为美国航天运输能力转型发展的重点之一。美国轨道科学公司（OSC）的空间数据公司研制的“金牛座”运载火箭运发射场后只需5天（或更少）的总装时间，总装完成后就可给出发射指令，在72小时之内完成火箭发射，整个发射过程只需不到25人就可完成，相比传统运载火箭大大加快了测试和发射的速度。

1.2俄罗斯研究现状

俄罗斯在陆基和海基快速进入空间和高峰发射能力方面，具有明显的优势。其退役弹道弹大都改制成运载火箭（如第聂伯、隆声、斯特拉、起跑号、静海等），直接从地下井或潜艇发射筒中发射，用于民用和商用发射市场。在上个世纪80年代，每年的火箭发射数量曾经达到100次以上，平均每3天发射一次。在代号为“安全2004”的核军演期间，俄军事航天队使用“闪电M”运载火箭将一颗军事卫星准确发射入轨，再次印证了它的应急发射能力。虽然很少有关于俄罗斯的快速进入空间能力的报道，但俄罗斯是目前世界上一可能拥有各种发射方式发射运载火箭的国家，包括地面固定发射、公路机动、空中发射、潜射、海上平台发射等，可见俄罗斯在快速机动发射方面的能力并不比美国差。综上所述，以美国和俄罗斯为代表的国外快速测试与发射技术已通过其快速发射运载火箭得到了有效的验证和实施，其技术已经相当成熟。

1.3国内研究现状

我国目前的航天运输系统经过几十年的不懈努力，在一次性运载火箭方面拥有了包括CZ-2F、CZ-3A/B/C、CZ-4B/C、CZ-5、CA-7以及CZ-11等多种型号在内的长征运载火箭系列，低轨道运载能力达到25吨，地球同步转移轨道运载能力达到14吨。随着现代电子技术的发展，国内在役运载火箭已实现了总装状态下的远距离测发控模式。火箭电气系统广泛采用了VXI、PXI的自动化测试技术，采用具有智能控制的VXI、PXI总线，辅以远距离网络测发控手段，实现系统前后端的测试和发射任务。利用网络技术和数据库技术，初步实现了测试数据信息化处理和自动化判读的功能，缩短了测试及后续数据判读的时间，提高了测试效率。运载火箭电气系统出厂测试一般按地面等效器检查、单元测试、分系统测试、小匹配测试、大匹配测试和模飞总检查的次序进行。国内各型号运载火箭根据自身电气系统特点，其出厂测试项目及流程可能有所差异，但其基本项目和框架大致相同。根据火箭电气系统的规模和复杂程度的不同，出厂测试一般需进行10~15天左右，发射场测试发射一般在25~35天左右。

1.4主要差距

迄今为止，我国在役运载火箭都是按计划发射的，射前准备、检测工作十分复杂，完成一次航天发射任务常常需要数周乃几个月的时间。国内现役长征系列运载火箭虽然已经实现了初步的自动化测试，以及基于网络的数据传输和共享，然而在测试流程和方法上还比较落后，主要体现在：箭上大部分电气系统仍采用点对点测试模式，每一项测试参数使用专门线路进行数据传输。测试信号的传输处理主要依靠各系统的地测通讯链路，箭地接口多，不同测试项目中间电连接器断开、重连转换多，人工检查确认耗费大量时间。串行测试项目多，前后有部分重复工作，导致测试效率低下。地面测试设备分散独立，缺乏统一管理。测试数据主要依靠人工判读，大部分故障定位及排故工作也基于设计师经验完成。上述因素不能满足按需发射，快速完成空间部署等需求。总体上来说，我国运载火箭的测试发射技术距离快速机动发射需求还有非常大的差距。

2航天运输系统地面测试架构

航天运输系统地面测试架构采用层次结构模型设计思想，将整个测试系统体系架构进行层次划分，定义各层之间的功能以及各个层次之间的管理，同时制定各软件研制所必须遵守的接口和服务设计标准。测试体系可划分为四层结构，从下上分别是设备管理层、测试支持层、测试应用层和测试信息化应用层。四层架构体系见图1，各层次的主要功能如下。一层为测试设备层。部署各分系统相关的通用或的测试设备，接收并处理测试支持层发送过来的相关命令与指令，根据指令管理和操作测试设备，同时接收各测试设备采集的测试数据信息与指令执行信息，将这些结果数据与信息返回支持层。所有对设备的底层操作均在这一层完成。第二层为测试支持层。部属总控网络交换机以及测试数据库。总控网络交换机在整个层次模型中起着承上启下的作用，连接测试应用层和测试设备管理层。完成各类测试数据的处理转发服务、各种测试指令和测试设备管理命令的转发服务，所有测试应用软件只需要连接总控网络交换机就可以控制和管理测试设备层的各种测试设备。测试数据库负责测试数据的存储功能，同时向应用层提供数据服务。第三层为测试应用层。部署各系统不同种类的测试执行软件和后端测试工作站。测试软件可以根据不同的测试状态灵活选择测试项目，有面向过程类测试的执行软件，有面向指标类的执行软件。这些执行软件通过调用测试支持层提供的服务，完成各种自动化测试。测试应用层是整个测试系统的人机交互层。第四层为测试信息化应用层。部署各种故障诊断、数据判读终端以及故障诊断软件，测试任务管理软件及测试数据自动判读软件等。这一层的设备和软件不直接参与测试过程，其中故障诊断设备及软件完成火箭测试阶段电气系统的快速故障诊断和定位，并结合射前监测系统完成射前的系统健康状态监测。测试任务管理软件则统一负责运载火箭整个电气系统的测试任务管理与测试任务安排。测试数据自动判读设备和软件则根据自动化判读依据和专家知识库完成火箭电气系统测试数据的自动化判读。

3实现快速测试的关键技术

实现快速测试需要突破基于总线的BIT技术、并行测试技术、冗余设备检测技术及数据自动判读和箭上健康管理技术等。

3.1基于总线的BIT技术

基于总线的BIT是主机通过总线与各单机自检单元（ATU）保持联系。工作时，主机通过地址总线发出待测可更换单元（LRU）地址码，接收到地址后，相应LRU、ATU数据上线，其余ATU与数据总线的连线处于高阻状态。在这种方式中，各ATU中也可设置从机，但与主机的连接不是通过串口，而是通过总线。BIT技术当前在运载火箭电气系统中实施范围较小，箭上单机测试一般都是通过各自散态的单元测试完成，并且为完成这些单元测试需要配置大量的单元测试仪器。仪器装箭后，基本也是通过通道实施激励完成功能测试。箭上采用总线结构后，随着基于总线的单机BIT技术的应用，单机可实现在线自检，在射前快速自动完成对各功能模块的检测，并将自检结果传送地面，提供显示及判断，提高系统检查测试效率。

3.2并行测试技术

并行测试是通过增加单位时间被测对象的数量来提高系统的吞吐率，同时在每一个被测对象的内部，可并行测试多个被测参数，根据被测对象的测试需求自动调度各个被测对象及其参数的测试，使测试资源始终处于非空闲状态。测试任务的分解是并行测试的前提与基础，影响到终并行测试的执行效率、执行时间。任务分解应以关联性强者归一、等待间隔长者分解为基本原则，综合考虑颗粒度和测试切换对任务执行的影响：颗粒度过小、任务频繁切换导致切换准备时间过长，影响测试效率；颗粒度过大、测试项目内等待导致执行时间延长，并行执行效率下降。为简化测试任务调度，任务分析时可以考虑尽量降低测试任务间的顺序相关性。对运载火箭，并行测试可从两个维度进行。一方面运用统筹学方法安排测试项目，合并优化流程，不干涉的测试项目并行开展，达到缩短测试时间的目的，这是提高测试发射效率的有效手段，也是目前在飞型号实现快速测试发射的主要途径；另一方面对箭上测试参数开展并行测试，这涉及到测试任务分解，测试仪器资源分配，测试软件多线程设计等，需要在前期的测试项目和测试点分析时就开展。

3.3冗余设备检测技术

冗余设备检测技术必须保证被测设备或系统在1次通电运行测试中，针对主份和备份系统或设备能够同时独立的取得2套以上的测试结果数据，而不是用重复测试的方式取得2套以上测试数据，本质区别就在于“同时取得”和“不同时取得”。能够有效的缩短测试时间，提高测试效率。另一方面，在进行冗余设备检测的设计时，相对于主测系统而言，在硬件和软件方面均应采用*独立的方案，在线路、元器件、软件等方面尽可能不要与主测系统相同，以保证2个系统发生故障的事件具有相对独立和随机的性质。冗余设备检测技术所选用的方案必须简单、技术成熟、容易实现、稳妥可靠，尽量利用现有设备和通讯链路，不给箭上和地面增加新的硬件负担。冗余系统功能的设计，应充分考虑与主测系统的互补性，如点测与连续记录的互补、参数的模拟量表示与数字量表示的互补、测试方案的互补等等。

3.4数据自动判读和箭上健康管理技术

在进行连续的测试过程中，对测试数据信息进行自动判读是十分必要的。运载火箭遥测数据自动判读技术，可在短时间内由计算机根据大量的遥测数据信息自动判别出火箭各项测试参数及运行状态是否正常，可有效减少人为差错，提高测试效率。在对测试信息进行自动判读的基础上，进一步的工作应对获取的测试信息进行稳定性、一致性、相关性分析，应用健康管理技术对测试信号的趋势进行预测，及早发现问题，避免问题所带来的恶化影响，还可以根据对过去历史数据的分析判断，利用人工智能和专家系统技术，增加故障趋势预测的功能，便于发现早期故障。随着技术发展，利用科学方法建立对运载火箭测试数据自动判读、故障自动诊断、健康状态自动监测和管理的手段，将设计人员从繁重的数据判读、故障分析和排查以及产品维护中解脱出来，提高测试、发射和产品维护效率，已经成为技术发展的必然趋势。

4小结

未来运载火箭测试发射系统将朝着大型化、复杂化、高可靠性等趋势发展，同时也将推动计算机数据总线技术、自动化测试技术、网络技术的飞速发展，这将对航天测试发射系统的不断进步和完善提供有力保障。随着上述关键技术的突破应用并结合新型运载火箭自身电气系统特点，未来将会实现运载火箭快速测试发射。