馬靜雅 李沐天 馬騰 姜東升 濮海玲 杜紅 郭梅

（北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京，100094）

標(biāo)準(zhǔn)是航天產(chǎn)品質(zhì)量水平的重要依據(jù)、產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)、企業(yè)治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要手段[1]。航天標(biāo)準(zhǔn)化作為重要的技術(shù)基礎(chǔ)，為航天事業(yè)發(fā)展提供了有力的支撐和保障。為落實(shí)中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱集團(tuán)公司）航天卓越標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的部署，構(gòu)建與新時(shí)期產(chǎn)品化工作相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系。航天科技集團(tuán)五院總體設(shè)計(jì)部標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)組以面向“三高” （高質(zhì)量、高效率、高效益）為目標(biāo)，結(jié)合新時(shí)期產(chǎn)品化工作要求，開展航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)與實(shí)踐工作。

航天器上太陽能供電系統(tǒng)統(tǒng)稱為太陽電池陣。單個(gè)伸展出航天器的太陽電池陣稱為太陽翼，每個(gè)太陽翼由多個(gè)太陽電池板（簡(jiǎn)稱太陽板）及連接架組成，太陽板由結(jié)構(gòu)板（基板）以及電池電路組成。太陽電池陣作為航天器上重要供電設(shè)備，是航天器核心產(chǎn)品之一，其展開成功常被作為航天器發(fā)射成功的標(biāo)志性事件。作為航天器上復(fù)雜的星外展開機(jī)電熱產(chǎn)品，太陽翼的研制具有接口多、技術(shù)難度大、研制周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。因此太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)化是統(tǒng)一規(guī)范產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建造、驗(yàn)證使用全過程、確保航天器太陽電池陣產(chǎn)品質(zhì)量的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

1 國(guó)內(nèi)外太陽電池陣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)情況

1.1 國(guó)外太陽電池陣產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)航空航天學(xué)會(huì) （AIAA）、歐洲航天局（ECSS）等國(guó)外航天研制部門，均發(fā)布過相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括空間太陽電池標(biāo)準(zhǔn)和空間機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，主要標(biāo)準(zhǔn)見表1?？梢钥闯鯝IAA、ECSS等標(biāo)準(zhǔn)以產(chǎn)品的采購標(biāo)準(zhǔn)要求為主，未覆蓋產(chǎn)品研制的全流程，這與國(guó)外航天器研制與采購模式有關(guān)，太陽電池陣產(chǎn)品往往采用市場(chǎng)化的招標(biāo)方式進(jìn)行采購。

表1 國(guó)外太陽電池陣相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1.2 國(guó)內(nèi)太陽電池陣產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)航天器太陽電池陣典型產(chǎn)品的研制流程包括設(shè)計(jì)、裝配和操作、測(cè)試與試驗(yàn)、生產(chǎn)與驗(yàn)收流程。太陽電池陣體系內(nèi)現(xiàn)行有效標(biāo)準(zhǔn)共47項(xiàng)，其中國(guó)軍標(biāo)10項(xiàng)、航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10項(xiàng)、集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)14項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)18項(xiàng)，見表2。

表2 國(guó)內(nèi)太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)卓越標(biāo)準(zhǔn)體系建立的指導(dǎo)思想，將標(biāo)準(zhǔn)和研制流程相結(jié)合，按不同階段劃分為：技術(shù)要求類、設(shè)計(jì)規(guī)范類、測(cè)試與試驗(yàn)類、檢驗(yàn)與驗(yàn)收類標(biāo)準(zhǔn)。可以看出，除指導(dǎo)采購的標(biāo)準(zhǔn)較缺乏外，其余標(biāo)準(zhǔn)基本覆蓋研制流程。這也與國(guó)內(nèi)航天器太陽電池陣的采購方式有關(guān)。

2 太陽電池陣卓越標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)

2.1 研究過程

五院總體設(shè)計(jì)部作為標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)組組長(zhǎng)單位，發(fā)揮本單位在航天器太陽電池陣產(chǎn)品方面的研制經(jīng)驗(yàn)，以“對(duì)接需求，用為導(dǎo)向，橫向一致”為指導(dǎo)思想，開展對(duì)產(chǎn)品的卓越標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。

以航天器太陽電池陣涉及的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)為牽引，對(duì)接技術(shù)創(chuàng)新、科研生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等各類標(biāo)準(zhǔn)化需求，形成覆蓋研制全過程、產(chǎn)品全級(jí)次的標(biāo)準(zhǔn)體系。以用為導(dǎo)向，聚焦產(chǎn)品研制關(guān)鍵。將面向應(yīng)用、突出實(shí)效作為標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則。在體系表中規(guī)劃形成布局合理、協(xié)調(diào)配套、適用管用的標(biāo)準(zhǔn)集，著力解決標(biāo)準(zhǔn)更新不及時(shí)和橫向不一致等問題，形成導(dǎo)向明確、重點(diǎn)突出的實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)體系[2]。

為構(gòu)建并完善航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系，在梳理現(xiàn)有太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，開展對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究和升級(jí)工作，研究過程如圖1所示。

圖1 航天器太陽電池陣卓越標(biāo)準(zhǔn)體系研究過程

2.2 對(duì)接需求，建立覆蓋全流程的標(biāo)準(zhǔn)體系

對(duì)現(xiàn)有航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理，將標(biāo)準(zhǔn)分為3類：①單機(jī)級(jí)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)范航天器太陽電池陣、太陽翼單機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配、測(cè)試、試驗(yàn)、驗(yàn)收和產(chǎn)品保證的單機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。②部組件級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)范航天器太陽電池陣部組件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造、測(cè)試、試驗(yàn)和驗(yàn)收的部組件標(biāo)準(zhǔn)。③基礎(chǔ)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)范單體電池片的生產(chǎn)、制造、測(cè)試、試驗(yàn)和驗(yàn)收的基礎(chǔ)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

航天科技集團(tuán)五院的航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系較為全面，與集團(tuán)公司CASC標(biāo)準(zhǔn)體系高度契合，單機(jī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和部組件級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)已歸入CASC標(biāo)準(zhǔn)體系的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)分支中。

根據(jù)“對(duì)接需求，用為導(dǎo)向，橫向一致”的工作思想，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)橫向一致和有效供給為主線，科學(xué)繼承航天產(chǎn)品研制實(shí)踐成果，建立太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系。將航天器太陽電池陣按研制流程階段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)劃分，從采購技術(shù)要求、設(shè)計(jì)與規(guī)范、生產(chǎn)制造要求、測(cè)試與試驗(yàn)、驗(yàn)收與檢驗(yàn)及方面，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行重新梳理。

詳細(xì)分析現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系，可以看出，國(guó)軍標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本覆蓋太陽電池陣設(shè)計(jì)的各方面內(nèi)容，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電池電路、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、太陽翼接口。

從采購需求看，缺少航天器太陽電池陣產(chǎn)品上級(jí)技術(shù)要求類標(biāo)準(zhǔn)，為協(xié)助用戶對(duì)航天器太陽翼的貨架采購提供依據(jù)，建議補(bǔ)充產(chǎn)品技術(shù)要求類標(biāo)準(zhǔn)： “航天器剛性太陽電池陣技術(shù)要求”“航天器半剛性太陽電池陣技術(shù)要求” “航天器柔性性太陽電池陣技術(shù)要求”。

從生產(chǎn)制造過程看，缺少“航天器太陽翼裝配技術(shù)要求”，建議新增用于指導(dǎo)太陽翼的裝配與生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 用為導(dǎo)向，建立橫向一致的標(biāo)準(zhǔn)體系

航天器太陽電池陣作為航天器上重要的單機(jī)產(chǎn)品，已經(jīng)有相對(duì)完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。但是由于不同層級(jí)間標(biāo)準(zhǔn)建立的時(shí)間、側(cè)重有所不同。因此，標(biāo)準(zhǔn)間的協(xié)調(diào)性和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的覆蓋性上，國(guó)軍標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)間既有重疊的部分，又存在空白地帶。

以表3為例，各類標(biāo)準(zhǔn)中給出的太陽電池陣中隔離二極管的設(shè)計(jì)要求均不同，國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)《空間太陽電池陣通用規(guī)范》給出每個(gè)充電陣和分流陣必須使用隔離二極管防止逆向電流。航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《航天器太陽電池板通用規(guī)范》規(guī)范了電路模塊輸出端串聯(lián)二極管用于防止反向電壓。航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《航天器太陽電池陣設(shè)計(jì)要求》對(duì)每串需設(shè)置關(guān)進(jìn)行了明確。實(shí)際在設(shè)計(jì)時(shí)，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)描述的是針對(duì)不同情況下的二極管設(shè)置措施，二極管的設(shè)置位置、功能并不相同。而3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從不同使用角度出發(fā)，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全性進(jìn)行了規(guī)定，然而，又未能將太陽電池陣中不同位置設(shè)置隔離二極管的目的、要求全面表述。因此，需要系統(tǒng)的梳理現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋全面性，內(nèi)容協(xié)調(diào)性，對(duì)整體體系標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

表3 各類標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)隔離二極管安裝要求的不同描述

航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循突出航天產(chǎn)業(yè)特色，突出系統(tǒng)性、全面性和可擴(kuò)展性，體系框架體現(xiàn)縱向的層次關(guān)系，橫向的共性和個(gè)性，協(xié)調(diào)配套，又避免交叉。因此，需要完善內(nèi)容，追蹤技術(shù)前沿，結(jié)合生產(chǎn)能力，完善執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2.4 建立完善適用管用的標(biāo)準(zhǔn)群

按照“用為導(dǎo)向”的思想，航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)能指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)組內(nèi)各單位的太陽電池陣研制。為提升標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性和權(quán)威性，需對(duì)近年研制過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)，提煉成為可為后續(xù)研制和生產(chǎn)指導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系的建立是一個(gè)漫長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)過程，隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，需要不斷地對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行補(bǔ)充和完善，以滿足新技術(shù)、新產(chǎn)品需求。原則上航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從穩(wěn)定運(yùn)行了多年的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中篩選，并推廣到行業(yè)執(zhí)行，確保標(biāo)準(zhǔn)的有效性和先進(jìn)性。

3 實(shí)踐效果

3.1 太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系實(shí)踐

五院總體設(shè)計(jì)部結(jié)合太陽電池陣的產(chǎn)品研制流程，開展了航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系的梳理和構(gòu)建實(shí)踐，建立的標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖2所示。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋性分析、內(nèi)容協(xié)調(diào)性分析，得到需要補(bǔ)充、修訂或完善的標(biāo)準(zhǔn)目錄清單。并結(jié)合近20年的相關(guān)研制經(jīng)驗(yàn)，形成需補(bǔ)充完善內(nèi)容需求，并根據(jù)需求，完成了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂，見表4。

圖2 太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系框架

表4 相關(guān)經(jīng)驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的完善情況

3.2 標(biāo)準(zhǔn)嵌入軟件智能獲取應(yīng)用

總體設(shè)計(jì)部嘗試建立更加智能的標(biāo)準(zhǔn)獲取方式。通過在設(shè)計(jì)分析平臺(tái)軟件中，按流程、模塊內(nèi)置相關(guān)知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)，通過智能推送、快速檢索方式提升標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的可獲得性、準(zhǔn)確性[3]。有效提升標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的使用，做到同行業(yè)單位中的橫向一致?？傮w設(shè)計(jì)部利用太陽翼綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)，把太陽翼相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)規(guī)范、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)等解構(gòu)形成知識(shí)點(diǎn)，嵌入到設(shè)計(jì)流程和軟件中，實(shí)行知識(shí)庫結(jié)構(gòu)化，知識(shí)點(diǎn)模型化，隨數(shù)據(jù)鏈全流程傳遞、約束、校驗(yàn)，降低B類、C類太陽翼研制資源耗費(fèi)，利用信息化手段提升研制效率。

通過對(duì)航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系的梳理與完善，構(gòu)建了較為完整的航天器太陽電池陣標(biāo)準(zhǔn)體系，有效支撐了航天器太陽電池陣研制工作。五院總體設(shè)計(jì)部在升級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)、加強(qiáng)行業(yè)培訓(xùn)，進(jìn)行了數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用嘗試，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)在提高產(chǎn)品研制能力、保證質(zhì)量、降低成本中的作用，持續(xù)提升太陽電池陣這一核心產(chǎn)品的技術(shù)水平。