[发明专利]低轨长寿命载人航天器的设计与验证方法

权利要求书

1.一种低轨长寿命载人航天器的设计与验证方法，包括以下步骤：

a.分析低轨载人航天器所需要的工作寿命；

b.验证低轨载人航天器在轨飞行期间的消耗资源总量；

c.验证低轨载人航天器系统功能的工作寿命。

2.根据权利要求1所述的设计与验证方法，其特征在于，在所述a步骤中，工作寿命包括低轨载人航天器的在轨飞行时长和航天员驻留在低轨载人航天器中的时长。

3.根据权利要求2所述的设计与验证方法，其特征在于，在所述a步骤中，设计低轨载人航天器在轨飞行期间资源类配置能力，包括：

(1)配置满足低轨载人航天器轨道维持和姿态控制的推进剂；

(2)配置满足漏率要求的环控内回路工质和热控外回路工质以及空气配置；或者，

在所述a步骤中，设计满足航天员驻留在低轨载人航天器期间完成驻留任务所需的资源，包括：航天员生活设施、垃圾和废弃物贮存条件、供氧配置、饮用水与食物配置、冷凝水收集配置、废物收集配置和CO₂净化配置。

4.根据权利要求1所述的设计与验证方法，其特征在于，在所述b步骤中，低轨载人航天器的消耗资源总量包括航天器在轨飞行所需资源和航天员所需资源；

所述航天器在轨飞行所需资源包括推进剂、环热控工质和空气；

所述航天员所需资源包括氧气、饮用水、食物、冷凝水收集装置、废物收集配置和CO₂净化装置。

5.根据权利要求1所述的设计与验证方法，其特征在于，在所述c步骤中，分析低轨空间环境对低轨载人航天器系统工作寿命的影响。

6.根据权利要求5所述的设计与验证方法，其特征在于，影响所述低轨载人航天器系统工作寿命的低轨空间环境的因素包括：

(1)影响所述低轨载人航天器舱外的设备/材料性能的紫外辐照和原子氧；

(2)影响所述低轨载人航天器太阳翼的等离子体；

(3)影响所述低轨载人航天器电子设备性能的辐射总剂量和高能带电粒子；

(4)影响所述低轨载人航天器机构性能及材料放气的真空；

(5)影响所述低轨载人航天器系统失效的微流星体和空间碎片。

7.根据权利要求1所述的设计与验证方法，其特征在于，在所述c步骤中，低轨载人航天器的系统功能包括姿态与轨道控制功能、供配电功能、配合交会对接功能、支撑与连接功能、环热控管理功能和信息传输与管理功能；

识别低轨载人航天器中实现各系统功能的关键设备、材料和/或子功能，然后进行设备级、材料级和/或子功能级的冗余备份或者重构设计。

8.根据权利要求1所述的设计与验证方法，其特征在于，在所述c步骤中，验证低轨载人航天器配套设备的工作寿命，包括步骤：

a.确认配套设备的可靠度评估值满足设计要求，且确认配套设备满足可靠性设计要求；

b.确认配套设备适应低轨空间环境，并通过鉴定级试验；

c.配套设备通过地面试验验证和在轨飞行试验验证。

9.根据权利要求7所述的设计与验证方法，其特征在于，在所述c步骤中，识别低轨载人航天器中实现各系统功能的关键设备/材料，包括步骤：

a.确认各系统功能中的关键设备/材料；

b.确认各设备/材料的继承性状态；

c.分析各设备/材料的在轨工作寿命要求；

d.分析各设备/材料需适应的空间环境因素；

e.确认各设备/材料的布局位置和主要功能。

10.根据权利要求9所述的设计与验证方法，其特征在于，按照各设备/材料的不同继承性等级，验证低轨载人航天器中实现各系统功能的关键设备/材料的工作寿命，包括步骤：

a.确认配套设备的可靠度评估值满足设计要求，且确认配套设备满足可靠性设计要求；

b.确认各设备/材料适应低轨空间环境，并通过鉴定级试验；

c.各设备/材料通过地面试验验证和在轨飞行试验验证。