航天器系统级健壮性设计策略研究

摘要

健壮性设计是一种考虑产品在加工和使用等过程中不可控因素作用下,降低产品质量特性波动,提高产品质量的一种工程设计方法.现代长寿命航天器在其生命周期内,需要经受复杂的内、外部环境,单机性能参数的漂移,元器件的老化,甚至局部单机或元器件发生故障,这将不可避免的对航天器系统性能造成影响,也即航天器质量的下降.航天产品本身具有高投入、高风险、难以维修的特点,这就要求航天器在其生命周期内对内、外部干扰因素不敏感,也即具有较高的健壮性.本文从航天工程实际出发,结合健壮性设计的基本概念,提出了航天器系统级健壮性设计的表格化方法,该方法适用于航天器健壮性设计以及健壮性检查工作.针对系统级健壮性梳理出的敏感因素及其特点，通过合理的方案设计、冗余设计、裕度设计和容错设计等技术开展系统健壮性设计。方案设计和冗余设计主要用于消除系统单点故障模式，通过系统级方案的优化设计，采用合理、充分的功能冗余和硬件冗余措施，尽可能的将系统级的单点故障将到最少。