上海标准:
航天器群组的“强心脏”
来源: | 作者:上海市标准化协会 | 发布时间: 2023-11-21 | 136 次浏览 | 分享到:

电源系统是保证空间站正常运行的能源“心脏”,其供电的可靠、安全和长寿命将为长期、持续开展载人航天活动和空间科学研究、空间应用、技术试验等活动提供重要的保障。上海航天于2010年开始空间站电源系统的关键技术攻关工作,历时10余年的攻关和研制,随着空间站天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱三个舱段的相继成功发射,国内首次实现分布式可重构可维修双自由度电源系统、大面积可展收柔性太阳电池翼、高承载超大功率长寿命对日定向驱动机构、高压大功率长寿命锂离子蓄电池等关键技术的在轨应用,填补国内多项技术空白,相关技术指标国际领先。


 

《组合式航天器电源系统设计要求》是上海航天针对组合式航天器电源系统长寿命、高电压、大功率、可维修的特点,对电源系统的系统设计、系统管理和关键指标进行约束规范,并面向多个空间航天器群组规定了多通道、多机组电源系统架构。标准有效指导了空间站、神舟系列载人飞船、天舟系列货运飞船等电源系统的设计工作。标准在当前进行的载人登月等国家重大专项电源系统的研制工作也得到了应用,对于推进我国航天器,特别是高可靠、高安全、可维修的组合式载人航天器电源系统的发展和工程化应用具有重大意义。

“供电大联盟”实现空间站能源自由

为了让我国空间站实现能源自由,研制团队为其配置了6套大型柔性太阳翼,展开总面积约700m2。然而,中国空间站这座“独栋大别墅”,其在轨运行时,各“房间”的帆板光照条件变化频繁、遮挡情况变化复杂。一方面,研制团队打破常规,大胆尝试,采用双自由度对日定向系统。无论春夏还是秋冬,不受太阳入射角的影响,不受空间站飞行姿态的影响,使太阳翼总能获取到最大的能量;同时,研制团队首次在航天器上采用了分布式、可重构、可调配的电源系统架构,让核心舱、实验舱、载人飞船、货运飞船,组成了和谐灵活的“供电大联盟”。通过灵活的并网供电,确保整个空间站系统的正常能源供给。

 

 以成果总结推动技术进步

我国空间站在立项、研制初期吸取国外空间站电源系统先进经验的基础上,综合考虑我国空间站的任务需求并紧跟相关技术发展趋势,一方面,从研制、使用、更换等多个角度,设计出了满足空间站运行需求的长寿命、大容量、高安全锂离子蓄电池;另一方面,通过多次试验验证,让“太空电站”的每一位成员,都具有可维修、可更换的特性。《组合式航天器电源系统设计要求》对攻关及后期研制情况进行归纳总结,提出了多通道、多机组电源系统架构,及大电流传输、双自由度对日定向等设计要求,为我国航天飞行器中电源系统首创。

实施成效显著

《组合式航天器电源系统设计要求》自发布以来,有效指导了空间站问天实验舱和梦天实验舱的研制工作。通过本标准应用,空间站电源系统国内首创的分布式可重构双自由度对日定向技术,提高了太阳电池翼发电效率,降低了一半的帆板面积目前空间站在轨运行稳定,电源系统工作正常,各项指标与设计要求一致,证明该标准具备可实施性。目前,《组合式航天器电源系统设计要求》已在载人登月等国家重大专项电源系统的研制工作进行了推广应用。


 

 

 

 

 


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