基于概率风险评价的对接机构可靠性评估

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1、第18卷第3期载人航天Vo1．18No．32012年5月41刘金燕，郑恒，郑云青27刘志(1中国航天标准化与产品保证研究院，北京100077；2上海宇航系统工程研究所，上海201108)摘要针对完成载人航天工程交会对接的关键分系统一对接机构分系统，提出了基于概率风险评价(PRA)可靠性评估方法，包括事件链建模、底事件可靠性评估、贝叶斯分析和蒙特卡罗仿真分析等方法。利用该方法能够针对对接机构的对接与分离过程建模，并综合利用对接机构试验与仿真、部件与组件等不同渠道、不同层次的可靠性数据，得到更贴近实际的可靠性评估结果。关键词载

2、A-／tL&x~-；对接机构；可靠性评估；概率风险评价(PRA)中图分类号：V438~文献标识码：A文章编号：1674—5825(2012)02—0041—051引言+2对接机构任务与功能分析交会对接的主要目的是建造复杂空间站器，实2．1任务分析现载人飞船或货运飞船与空间站的对接，对空间站从要完成对接任务的两航天器(运输飞船与目进行设备维护、部件更换、燃料加注、给养补充、人员标航天器、核心舱与货运飞船等)第一次机械接触开轮换、物资运输和应急救援，以及将实验样品或科研始，到两航天器之间完成刚性连接，称为对接阶段，成果带回地面

3、等。交会对接由交会系统和对接机构联合飞行结束后，两对接航天器分离。两航天器的对完成，其关键是对接机构。通过交会系统满足对接初接和分离主要由对接机构分系统完成。对接机构的始条件后，两个航天器对接机构完成接触、碰撞、缓任务包括以下几个方面：冲、连接，相互拉紧并刚性连接、密封以形成密封通(1)实现对接：在初始条件范围内，实现两航天道。飞行任务结束后，两个航天器的分离也由对接机器的捕获、缓冲、校正、拉近和刚性密封连接，形成密构实觋【一。因此，对接机构对交会对接任务的完成起封通道；着至关重要的作用。(2)保持对接：在联合飞行期间，保

4、持两航天器本文通过对对接机构任务和功能进行分析，研间的连接状态，保证连接的刚度、强度以及气密性；究提出基于PRA的对接机构的可靠性评估方法，综(3)分离：在联合飞行任务结束后，或在紧急状合利用“事件链建模”、“底事件可靠性评估”、“贝叶态下，实现两航天器的安全分离。斯分析与蒙特卡罗仿真分析”等方法，为后续载人2-2功能分析航天工程交会对接过程可靠性评估提供有效的方载人飞船或货运飞船的对接机构主要功能是完法支持。成载人航天工程交会对接过程，对接机构具体功能分析如下：收稿日期：2011-07—09；修回日期：2012—01—1

5、2基金项目：载人航天领域预先研究项目(0901)作者简介：刘金燕(1980一)，女，硕士，工程师，主要从事航天型号可靠性、安全性技术方法与应用研究。E—mail：liujinyan1998@126．corn42载人航天第18卷传动、缓冲、校正功能：主要由主驱动组合、差动评估。组合、丝杠安装组合和丝杠联系组合等完成，实现对PRA是一种识别与评估复杂系统风险的结构接环的推出、拉回，以及对接过程中的缓冲、校正等。化、集成化的逻辑分析方法，它综合运用事件树、故捕获功能：主要由对接环、捕获锁和卡板器等完障树等方法构建事件链模型，集成

6、工程各类定性和成，实现两航天器的初始对接导向和捕获(初始柔性定量信息进行模型量化与不确定性分析，从而能够连接)任务。对接环同时为捕获锁、丝杠联系机构等量化评估对接机构的可靠性水平。提供安装空间。PRA在建模方法上，采用了面向多任务阶段的连接密封功能：主要由对接框、对接锁系和密封事件链建模，反映了对接机构在不同任务阶段上完圈等完成，实现两对接航天器的刚性连接，形成内部成功能所需关键部件的不同；另外，在数据分析方法密封通道。对接框同时为差动组合、丝杠安装座等提上，PRA采用了应力一强度分析、贝叶斯分析及蒙特供安装空间，并承受对

7、接过程中的载荷。卡罗仿真等不确定性分析技术，能够综合不同层次分离功能：主要由分离推杆等完成，实现两航天(部件级、组件级)和不同来源(试验、仿真、专家预器的分离。估)的数据信息，更为贴近实际。控制功能：主要由对接控制器、驱动器和电缆网基于PRA的对接机构的可靠性评估，主要包括等完成，实现对接和分离过程的检测与控制，并实现以下几个步骤：事件链建模，部／组件可靠性评估、对与飞船其它分系统的信号联系。各功能事件的可靠性评估和综合评估。3．1事件链建模其它功能：主要由电、气、液路浮动断接器、热控衬板和热控包覆层等完成，进行对接机构的

8、热控制，事件链建模主要是综合运用事件树和故障树，完成两航天器的电、气、液路连接和断开。对对接机构的对接与分离过程建立事件链模型。在对接机构的事件链建模中，可以利用事件树3对接机构的可靠性评估方法描述对接机构完成各功能的可靠性与系统可靠性之对接机构可靠性评估方法的选择，必须充分考间的关系；利用故障树描述对