本书针对传统设计方法在星箭独立设计、界面约束严格、设计空间割裂等方面的不足,难以显著提升荷载比的问题,提出打破星箭载之间的设计边界,实现“功能集成化、结构模块化、接口标准化、任务多样化”的一体化设计。由于星箭载一体化飞行器存在多学科耦合,传统的系统工程方法难以胜任。随着系统工程向数字化转型,本书首先提出面向星箭载一体化飞行器的公理化设计理论,然后利用基于模型的系统工程方法进行功能设计、逻辑设计和学科设计,最后开发基于模型的星箭载一体化飞行器设计与验证平台,以验证星箭载一体化飞行器总体设计方案及指标体系。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 一体化飞行器发展现状 1
1.2.1 星箭一体化飞行器 1
1.2.2 星载一体化飞行器 6
1.2.3 一体化飞行器发展现状 12
1.3 飞行器系统设计理论与方法 13
1.3.1 一体化设计 13
1.3.2 公理化设计理论 13
1.3.3 系统工程数字化发展 14
1.4 一体化飞行器系统设计难题与关键技术 18
1.4.1 一体化飞行器系统设计难题 18
1.4.2 一体化飞行器系统设计关键技术 20
1.5 本章小结 21
第2章 一体化飞行器公理化设计理论 22
2.1 引言 22
2.2 复杂系统公理化设计理论 22
2.2.1 复杂系统公理化设计理论基础 22
2.2.2 复杂系统公理化设计理论难题 26
2.3 复杂系统功能分析行为聚类公理化设计理论 27
2.3.1 基于系统工程的公理化设计体系 28
2.3.2 复杂系统功能-行为-动作分析 34
2.3.3 复杂系统动作聚类优化 39
2.3.4 复杂系统设计综合 47
2.4 一体化飞行器功能分析行为聚类公理化设计 52
2.4.1 一体化飞行器任务分析 52
2.4.2 顶层任务需求至分系统架构迭代设计 53
2.4.3 分系统至组件层次迭代设计 66
2.4.4 组件至部件层次迭代设计 79
2.4.5 底层叶级部件迭代设计 90
2.5 本章小结 100
第3章 基于MBSE的一体化飞行器设计方法 101
3.1 引言 101
3.2 面向一体化飞行器系统的多视角设计方法论 101
3.2.1 一体化飞行器模型元素预定义 101
3.2.2 一体化飞行器的运行和任务分析 105
3.2.3 一体化飞行器系统功能-逻辑设计 115
3.2.4 一体化飞行器系统概念设计 138
3.2.5 一体化飞行器分系统学科模型 146
3.3 基于系统工程的一体化飞行器系统分析与设计 163
3.3.1 一体化飞行器设计领域集成 165
3.3.2 一体化飞行器系统模型仿真 166
3.3.3 基于模型系统工程的一体化飞行器设计选型 168
3.3.4 一体化飞行器系统结构验证和确认 168
3.4 本章小结 169
第4章 基于MBSE的一体化飞行器总体设计方案 170
4.1 引言 170
4.2 一体化飞行器系统总体设计方案 170
4.2.1 多级固体动力系统总体设计方案 170
4.2.2 入轨航天器总体设计方案 175
4.3 入轨航天器分系统设计方案 179
4.3.1 入轨航天器分系统设计方案概述 179
4.3.2 结构与机构系统 180
4.3.3 姿轨控系统与动力推进系统 180
4.3.4 一体化载荷组件系统 185
4.3.5 一体化信息处理系统 193
4.3.6 星上能源系统 196
4.3.7 热控系统 196
4.4 一体化飞行器系统指标体系 198
4.5 本章小结 200
第5章 一体化飞行器系统设计方案与指标体系验证 201
5.1 引言 201
5.2 基于MBSE的一体化飞行器设计方案验证 201
5.2.1 一体化飞行器顶层指标验证 201
5.2.2 一体化飞行器分系统指标验证 201
5.2.3 一体化飞行器行为逻辑验证 202
5.2.4 一体化飞行器需求追溯验证 204
5.3 基于SpaceSim的一体化飞行器系统仿真与验证 204
5.3.1 航天器系统仿真软件SpaceSim 204
5.3.2 一体化飞行器入轨优化理论与方法 207
5.3.3 一体化飞行器快速部署理论与方法 225
5.3.4 一体化飞行器应用仿真与验证 236
5.4 基于MBSE与SpaceSim的一体化飞行器指标体系验证 248
5.4.1 一体化飞行器系统联合仿真模型定义 248
5.4.2 一体化飞行器系统联合仿真验证 251
5.4.3 一体化飞行器指标体系验证 257
5.5 本章小结 257
参考文献 258