[发明专利]分舱段载人航天器在轨组装方法

说明书

本发明涉及一种分舱段载人航天器在轨组装方法，包括(a)划分航天器的组装阶段，确定组装过程中组合体构型；(b)确定所述航天器各舱段的基本构型；(c)根据所述组合体长期飞行需求确定各舱段交会对接轨道高度；(d)确定组装辅助机构的功能和指标；(e)确定各所述舱段在轨组装过程的控制方案；(f)确定所述分舱段载人航天器在轨组装的工作流程。本发明的方法能够有效降低航天器在轨组装的风险，提高组装过程的可靠性。

技术领域

本发明涉及载人航天器总体设计技术领域，尤其涉及一种分舱段载人航天器在轨组装方法。

背景技术

航天器在轨组装技术是在空间中将不同的部件连接起来构建成一个结构、子系统、子系统的单元体等空间设施，或是把一个或多个结构分离开来进行重新组合的技术。它包括航天器、空间系统或空间结构的在轨连接、替换、构建、组合和重组，小到模块更换、电池阵、天线等的安装与展开，大到大型独立舱的在轨对接，以及更大规模的大型空间结构的构建。已经对接舱段的转移是大型载人航天器在轨组装与扩展的重要任务，各舱段具有大惯量、大尺寸和大质量的特点，导致对接舱段的位置转移具有相当大的难度。当前，利用空间机械臂完成各舱段的移动、转位和对接，成为实现大载人航天器对接舱段的转移工作的重要手段。

随着航天技术的发展，载人航天器由单舱段结构逐渐发展到多舱段结构，这其中的典型代表是“和平号”空间站和国际空间站，多舱段在轨组装的问题也由此逐渐引起重视。

大型航天器各个舱段可以采用直接交会对接完成在轨组装，这种设计方法的弊端在于：

1.各被动对接口均需要配置交会对接敏感器，布局困难。过多的交会对接敏感器不但造成系统重量的加大，还可能因安装面积不够造成方案无法实现。

2.构型单一，不能改变。由于空间站要在轨运行多年，长期飞行和应用需要提出了对构型的要求，简单交会对接组合不能兼顾。

3.动力学问题复杂。交会对接组装方法需要满足平行或垂直飞行方向的对接，对组合体柔性部件冲击载荷方向不同，特别是垂直飞行方向的对接冲击不通过组合体的质心，对接过程动力学问题复杂。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种分舱段载人航天器在轨组装方法，有效降低航天器在轨组装的风险，提高组装过程的可靠性。

为实现上述发明目的，本发明提供一种分舱段载人航天器在轨组装方法，包括：

(a)划分航天器的组装阶段，确定组装过程中组合体构型；

(b)确定所述航天器各舱段的基本构型；

(c)根据所述组合体长期飞行需求确定各舱段交会对接轨道高度；

(d)确定组装辅助机构的功能和指标；

(e)确定各所述舱段在轨组装过程的控制方案；

(f)确定所述分舱段载人航天器在轨组装的工作流程。

根据本发明的一个方面，按照应用需求约束及平台约束进行所述组合体构型约束条件的分析并确定所述组合体构型。

根据本发明的一个方面，在步骤b中，根据分舱段组装的需求确定所述各舱段的基本构型，并确定所述各舱段的动力学特性和质量特性。

根据本发明的一个方面，在步骤c中，通过分析所述组合体长期飞行推进剂补给和维修备件补给需求、长期飞行运能支持能力和飞行器交会对接、返回能力来确定各所述分舱段交会对接轨道高度、各所述分舱段发射顺序、交会对接顺序和转位顺序。

根据本发明的一个方面，在步骤d中，

根据所述各分舱段组装需求进行多种组装辅助机构的方案设计；

选择最优的所述组装辅助机构确定转位方案。