卫星在轨失效统计分析

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1、第19卷第4期航天器工程Vo1．19NO．42010年7月SPACECRAFTENGINEERING41卫星在轨失效统计分析张森石军王九龙(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要从故障影响的设备、范围、时间特性等方面，对2O世纪7O年代以来国内外卫星272次典型在轨故障进行了分析。研究发现，发生故障的设备和发生故障的时间等都存在明显的规律性。对这些故障特性的深入研究可以制定针对性的故障防护措施，以降低卫星故障的发生率，并有助于在故障发生后采取及时正确的措施以避免灾难性后果。基于上述研究，文章给出了卫星设计过程中有效规避故障的一些建议，以

2、提高卫星的在轨存活率。关键词卫星；故障统计；失效分析；故障防护中图分类号：V423．41文献标志码：A文章编号：1673—8748(2010)04—0041—06SatelliteOnboardFailureStatisticsandAnalysisZHANGSenSHIJunWANGJiulong(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Sincethe1970s，272satellitefailureshavebeenidentifi

3、ed．Theseanomaliesareclassi—fiedbyfailuresource，impact，timeofoccurrenceandcauseofthefailureinthispaper．Itisfoundthatalotoffailureshappenrecurrently，andifthesatelliteisproperlydesigned，mostofthefaultscanbemitigatedandpartevenallofthedesignedfunctionscanberestored．SomeadvicestOa

4、voidfailuresandsomemethodstorecoverfromfailuresaregiven．Iffailuresaremitigatedbythesemeans，satelliteswillhaveahighsurvivalrate．Keywords：satellite；anomalystatistic；failureanalysis；faultprotection型故障并加入了一些其他文献的资料，共分析了1引言1975—2007年间的272次卫星故障，研究了各种失效模式对卫星任务的影响，并提出了故障规避和故在恶劣的空间环境中

5、长期稳定工作是卫星技术障恢复的建议。本文分析结果也可用于故障对策的发展和应用的关键。虽然卫星设计中都充分考虑了针对性设计。各种因素，但仍有很多卫星在完成预定任务之前就出现严重故障，使得任务终止。也有一些卫星虽然2分类和方法主要分系统发生了严重故障，但由于处置及时合理、功能备份完善，仍然能够完好地恢复操作，并达到设2．1分系统分类计寿命。本文调研的故障主要来自http：／／www．研究中对卫星分系统进行如下分类：姿态和轨sat—index．CO．uk／failures／，该网站截至2010年2月道控制分系统(AOCS)、指令和数据处理分系统共记录了

6、218颗卫星的故障，本文选取其中部分典(CDH)、测控与通信分系统(TTC)、结构机构分系收稿日期：2010—01—01；修回日期：2010—05—06基金项目：国家863项目(2OO9AA7O45O07)作者简介：张森(1985一)，男，博士研究生，主要从事智能故障诊断技术研究。航天器工程19卷统(MECH)和有效载荷分系统等。2．2统计方法网I卫星的失效会导致功能暂时或永久性的丧失。I一机械I本文把有相同故障模式的故障算作故障源所在分系l口软件I望I统的一次故障。例如，1995年NASA和ESA发射的“日光层观测台”(S0Ho)卫星三年内先后

7、损失了3台陀螺L1]，统计中把这些故障算作一次。单一失失效类型效可能带来多种故障现象，统计中把这些现象也算lluretype作一次故障。失效的损失程度分为两类。一是“任务失败”，指发生了灾难性的故障，使卫星任务失败；二是“任务降级”，这种失效发生以后就要放弃部分任务，通信卫星的暂时通信中断也属于这一类。统计的272次失效事件中，53次为瞬时故障，219次为永久故障。瞬时故障一般是卫星暂时失去通信或控制指向，但很快又自动恢复；永久性故障导致卫星失去某项功能或失去某个备份部件。图3发射后的失效时I司Fig．3Timeoffailureafterlau

8、nch瞬时故障的原因一般有：环境干扰、静电或单粒子翻转。环境干扰是太阳质子、磁暴等导致通信暂“其他”包括机械、载荷和未知原因的失效。因时