设备外形与布局优化的关系

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1、航天器环境工程第29卷第4期450SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING2012年8月设备外形与布局优化的关系周奉香（中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094）摘要：目前国内航天器研制中，各分系统单机设备结构外形、机械接口等很大程度上制约了航天器整体的总装布局优化工作，产生了大量附属的总装直属件，这不仅引起整个航天器重量的增加，而且给后续的电缆和管路走向优化设计造成障碍。文章通过借鉴“联盟号”飞船设计思路，提出了以赋形设计减少总装直属件的数量布局优化设计方法。关键词：航天器；总体布局

2、；设计优化；总装直属件；赋形设计中图分类号：V423文献标识码：B文章编号：1673-1379(2012)04-0450-04DOI：10.3969/j.issn.1673-1379.2012.04.0180引言既有非常规整的形状，也有不规则的外形。图1所示的是一个四角带有安装角片的长方体设备，外形航天器总体布局设计是指根据航天器的总体很规整。图2是某型号净化通风组件装置，外形很性能指标和各分系统的约束，寻找满足要求的空间复杂。布局方案。其结果是结构、机构、GNC、电源、热控等分系统的设计依据，关系到航天器的总体性能、

3、研制周期及成本等。在航天器总体布局设计中，根据预先确定的目标和准则，对各种布局方案进行分析、比较，选择出最佳的布局方案。布局方案的优劣取决于其在布图1长方体设备外形示意图局设计中考虑的因素和可供选择方案的多少，考虑Fig.1Schematicdiagramofcuboidequipment的因素和可供选择的方案越多，最后得到的布局就[1]可能越好。在目前的航天器总体布局设计流程中，系统总体与机械总体一般比较关注各个分系统、单机设备安装面上的机械接口尺寸、单机设备外包络尺寸以及活动单机或所属单机的活动部件的动包络尺寸，图

4、2净化通风组件示意图在很大程度上受到IDS表（接口数据单）中设备外Fig.2Purificationandventilationsubassembly形形式与尺寸的制约，不利于整个航天器的布局设1.2单机设备安装情况计优化工作，也给后续设计工作（诸如电缆与管路如果舱体结构提供的设备安装面是平面，那么设计工作）带来了很大的局限。因此，航天器的总设备安装就会比较方便。如果设备安装面是非理想体布局设计优化方法需要完善和提高。的平面，就需要由结构分系统提供一个盒形件（或者桁条等）并将其焊接到舱体上，或设计一个总装1目前单机设备

5、情况直属件并将其螺接到结构舱体上，然后再将单机设1.1单机设备外形情况备安装到这个盒形件或总装直属件上，如图3、图4目前，各个分系统、单机设备的外形多种多样，所示。————————————收稿日期：2012-03-21；修回日期：2012-07-06基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：周奉香（1978—），女，硕士学位，主要从事载人航天器机械总体和布局设计工作。联系电话：（010）68745985。第4期周奉香：设备外形与布局优化的关系451制系统和再入飞行器气动稳定性对总体提出的要求，是总体布局设计必须满足的主要

6、指标之一。3）结构静力学和动力学要求。由总体布局设计所确定的结构方案既要满足结构强度、刚度等静力学要求，又要能够承受运输、发射、再入等过程中动力学载荷的冲击。4）热控要求。为了保证仪器设备正常工作的温度环境，在总体布局设计过程中，要充分考虑热图3利用盒形件安装设备控的各种要求。Fig.3Equipmentfixedinboxbracket5）电磁兼容性要求。为防止设备间的电磁干扰，在总体布局设计时，要考虑设备间的有效屏蔽距离，对有些仪器设备还须留有足够的屏蔽防护措施空间。6）安装维护要求。总体布局设计既要考虑地面总装、

7、测试的要求，也要考虑在轨维修、更换操作的空间要求。图4利用直属件安装设备Fig.4Equipmentfixedindirectbracket7）特殊仪器设备的安装位置要求。如GNC分还有一种组合安装的方式，即先在结构舱体上系统中的测量部件在轨运行期间，有的不允许太阳焊接盒形件（或者桁条等）以提供一个安装面，然光进入视场，有的必须要求太阳光进入视场；另外后再将一个直属件安装到盒形件（或者桁条等）上，还有些设备可能与发射窗口的选择密切相关。因此最后再将单机设备安装到直属件的安装平面上，如在总体布局设计时须合理地确定这些特殊

8、仪器设图5所示。备的安装位置。8）人机工程要求。对于载人航天器，空间布局设计中还有一些特殊的人机工程要求，如自由活动空间、操作空间、锻炼空间、工作空间（如工位[1]和人–机界面）等。2.2航天器分系统、单机设备外形与总体布局设计的关系图5利用桁条和直属件安装设备在目前的航天器型号研制工作流程中，各分系Fig.5Equipmentf