Sự kiểm tra môi trường ở không gian hàng không

Thử nghiệm môi trường không phải là một hộp kiểm tra điều chỉnh; nó là cầu nối giữa thiết kế thiết kế và bay thực tế. thành phần đó thất bại dưới sự rung động, xe đạp nhiệt, hoặc co giật có thể dẫn đến thất bại nhiệm vụ, mất tài sản, thậm chí là thương vong của con người. đối với các công ty không gian nhỏ - khởi động, các công ty xây dựng nanô, hoặc các nhà cung cấp hệ thống dẫn độ nano-máy tính-máy tính-các nhà cung cấp -- Áp lực đặc biệt cấp thiết bị điều khiển cơ chế độ bền vững và các ngân sách nhỏ. thách thức là tạo ra các giao thức kiểm tra các giao thức có đủ rủi ro mà không cần thiết để cung cấp đủ nguồn lực lượng vệ tinh vi.

Hiểu được sự bao bọc của thử nghiệm môi trường không gian vũ trụ

Thử nghiệm môi trường không gian hàng không đánh giá thiết bị chịu đựng những điều kiện mà nó sẽ gặp trong quá trình phóng, quỹ đạo, bay không khí hoặc mặt đất.

  • Khí nóng và Themalcly Controlled: thao tác nhiệt độ cao/ thấp, sốc nhiệt, và chân không nhiệt (cho phần cứng không gian).
  • Vibration and Shock:) Sinusoidal và rung động ngẫu nhiên, âm thanh coustic, và pyrotechnic shock.
  • Sự kết hợp, sương muối và độ ẩm không thể tránh khỏi.
  • Cuộc kháng chiến và hóa học: phơi nhiễm với nhiên liệu, nước thủy lực, hoặc các công nhân làm sạch.
  • Tương thích với Elctro (EMC): ) không can thiệp vào các hệ thống khác.

Các tiêu chuẩn kỹ thuật như , ) ) [FLT: 1] [FLT: 2] [FLT: 0], , và [[FL:4] [ML-STD-10 cung cấp phương pháp thử nghiệm cơ bản. Tuy nhiên, các công ty nhỏ thường thiếu cơ sở trong nhà để chạy mọi cơ sở cụ thể hiện đầy đủ. Phím là để chọn một phương pháp mạo hiểm: quyết định môi trường gây ra mối đe dọa lớn nhất và có thể tập trung vào nguồn tài nguyên có thể gây ra mối đe dọa và tập trung.

Những thử thách đặc biệt cho các công ty nhỏ không gian

Các doanh nghiệp không gian nhỏ đối mặt với những rào cản khác biệt so với những nguyên tố lớn:

  • vốn được đánh giá là thiết bị thử nghiệm: Một buồng chân không nhiệt hoặc máy hút nhiều trục có thể tốn hàng trăm ngàn đô la.
  • Đội kỹ thuật nhỏ: ít người thiết kế, hạnh kiểm và phân tích thử nghiệm.
  • Thời gian phát triển ngắn: ) Nhanh hơn để lại ít chỗ cho các chiến dịch thử nghiệm dài.
  • Thành công trong chuyên môn: chuyên gia thử môi trường là hiếm và tốn kém để thuê.
  • Người ta có thể đòi hỏi ngay cả những người phụ trợ nhỏ cũng phải đáp ứng cùng tiêu chuẩn với những người cung cấp lớn.

Những hạn chế này khiến việc thiết kế các giao thức thử nghiệm để đạt tối đa hóa thông tin thu được một đô la chi tiêu.

Chiến thuật thử nghiệm môi trường chi phí

Những thử thách ưu tiên dựa trên tính nghiêm trọng

Không phải mọi thành phần cần mọi thử nghiệm. Tạo một ma trận nguy hiểm mà có thể gây ra lỗi (an toàn, mất nhiệm vụ, chậm tiến trình) so với khả năng tương ứng. Phân tích giờ thử ra góc nguy hiểm cao. Chẳng hạn, đơn vị quản lý điện năng của vệ tinh có thể bảo đảm không có nhiệt, trong khi khung cấu trúc có thể chỉ cần rung động ngẫu nhiên ở mức độ độ có khả năng. Tài liệu lý để thỏa mãn khách hàng và nhà quản lý.

Mô phỏng và mô hình hóa khuôn khổ

Phân tích yếu tố Finite (FEA) để đáp ứng nhiệt độ và rung động, động lực học điện toán (CFC) cho quản lý nhiệt độ, và mô phỏng điện từ cho EMC có thể giảm số mẫu thử vật lý. Trong khi mô phỏng không phải là một sự thay thế hoàn toàn cho khả năng thử nghiệm xác thực, nó có thể tiết lộ điểm yếu thiết kế sớm hơn. Hãy dùng mô phỏng để kiểm tra các kế hoạch thử ngắn hơn: Ví dụ chạy một luồng nhiệt độ để xác định điểm nóng, rồi công cụ mở chỉ những vùng đó trong các thử nghiệm vật lý. Công cụ mở (như OpenMAMAD hay Elists cho nhiều vật lý) để phân tích đường dẫn tích không nghiêm trọng.

Những sự kiện và sự đồng nhất

Chi phí mua sắm có thể được lan truyền khắp nhiều tổ chức.

  • Nhiều chương trình kỹ thuật không gian cung cấp dịch vụ thử nghiệm với tốc độ giảm.
  • Tập đoàn vệ tinh [FLT:] Nhóm như ) Hội nghị vệ tinh nhỏ và các nhóm không gian vùng aero state đôi khi cho các thiết bị thử nghiệm chung.
  • Cơ sở vật chất:) Trung tâm Hỗ trợ Khoa học Từ xa của NASA và một số căn cứ không quân cung cấp quyền truy cập vào các buồng và các nhà máy rung để nhận một phí.

Khi cộng tác, xác định rõ chi phí, lập kế hoạch và các thỏa thuận trách nhiệm. thậm chí một tuần đồng ý lắc tay có thể thay thế hàng tháng mô phỏng nội bộ.

Thử nghiệm dần dần và quy mô

Ngắt sản phẩm vào hệ thống phụ. Hãy thử nghiệm riêng mỗi hệ thống phụ (v. d., một bảng điều khiển điều khiển điện dưới áp suất nhiệt) trước khi kết hợp. Cách tiếp cận này bắt gặp lỗi khi sửa chữa còn rẻ hơn. Dùng một "thử nghiệm khi bạn bay, hãy bay như bạn thử nghiệm" nhưng ở cấp độ thấp hơn. Đối với dao động, tiểu cầu dưới mức độ đầy đủ (thường là thấp hơn mức độ thẩm tra) và sau đó chạy một thử nghiệm nghiêm ngặt riêng lẻ trên đơn vị. Kiểm tra đa hợp nhất cũng cho phép kiểm tra song song song, kiểm tra tổng thể lịch.

Bộ sưu tập và phân tích dữ liệu tự động

Việc ghi nhật kí dữ liệu thủ công là lỗi- prone và chậm. Đầu tư vào hệ thống dữ liệu thu thập dữ liệu có thể ghi lại nhiều kênh (thường xuyên, căng thẳng) tự động. Dùng tập lệnh (Python, MATLAB) để đạt kết quả sau khi xử lý, lưu và ngăn chặn ngay các thành phần khác.

Nhận nuôi kiểu đuôi đã & mật

Thay vì mù quáng theo dõi mỗi đoạn DO-60 hay MIL-STD-10, hãy điều chỉnh kế hoạch thử nghiệm để môi trường hoạt động của sản phẩm. Các tiêu chuẩn cho phép « cắt ngắn » khi có lý. Tài liệu sửa đổi: chẳng hạn, vệ tinh hạ nguyên liệu không trải nghiệm sự thấm lạnh không gian sâu của nhiệm vụ địa trạm. Việc tạo ra giới hạn nhiệt thấp hơn từ -65 ° C đến - 40 ° C có thể ngắn thời gian kiểm tra nhiệt và chi phí. Luôn luôn được chấp nhận cho khách hàng độ lệch.

Xây dựng những mối quan hệ chiến lược

Không công ty nhỏ nào có thể sở hữu tất cả các khả năng kiểm tra.

  • Phòng thí nghiệm quốc gia: Sannia, JPL và những người khác thỉnh thoảng cung cấp dịch vụ thử nghiệm cho những doanh nghiệp nhỏ dưới các chương trình chuyển đổi công nghệ.
  • Những nguyên tố không gian: ) Thuyết phục đến phòng thí nghiệm lớn hơn có thể có hiệu quả chi phí nếu bạn thương lượng về giá cả đóng gói.
  • Các nhà cung cấp dịch vụ phân tích: Các phòng thí nghiệm độc lập như NTS, yếu tố, hoặc Exova chuyên về các thử nghiệm môi trường không gian. Trong khi giá cả là một giờ, họ có thể xử lý các chiến dịch nhập nhanh hơn thiết lập trong nhà.

Khi hợp tác, hãy rõ ràng về quyền sở hữu trí tuệ, chia sẻ dữ liệu và kế hoạch.

Nghiên cứu trường hợp: Nhà phát triển NanoSat Slashes Chi phí thử nghiệm 40%

Một công ty nhỏ đang phát triển một chiếc xe 6U Cubesat để quan sát Trái Đất phải đối mặt với một tình huống khó xử điển hình: ngân sách cho toàn bộ vệ tinh 2 triệu đô la, với chỉ 150.000 đô la được phân bổ cho việc thử nghiệm môi trường.

  • Sự phân tách:) và họ xác định năm chế độ thất bại quan trọng (ô nén nhiệt độ, chạy bộ điều khiển nhiệt, nhận EMI, cấu trúc cộng hưởng và ô nhiễm thị giác) và tập trung vào đó. 60% các thử nghiệm đã được dành cho năm lĩnh vực này.
  • Mô phỏng:) Họ dùng một gói tự do để in lại trên khung vệ tinh, giảm lề cấu trúc từ 4. 0 đến 1.5. Việc này loại bỏ hai sự thử nghiệm rung động vật lý.
  • Cơ sở chia sẻ:) Họ cộng tác với một phòng thí nghiệm không gian đại học có buồng nhiệt 1m3. Chi phí là 500 đô/ngày thay vì 3 nghìn đô la/ngày từ phòng thí nghiệm thương mại.
  • phương pháp tiếp cận khác nhau: mỗi chồng 1 U được thử nghiệm riêng lẻ để đạp xe nhiệt độ, sau đó tích hợp. Nó bắt gặp một kết nối lỗi trước khi tích hợp lại đầy đủ, tiết kiệm được một tuần làm việc lại.
  • Tự động hóa:) Họ xây dựng một hệ thống Python để theo dõi 32 kênh nhiệt độ trong khi thử nghiệm nhiệt độ, tự động dừng lại phòng nếu kênh nào vượt quá giới hạn. Tính năng này giảm giờ thử nghiệm bằng 30%.

Vệ tinh đã vượt qua mọi khả năng bay và hoạt động trên quỹ đạo 18 tháng.

Phát triển một sơ đồ thử nghiệm có thể khắc phục được để phát triển

Khi các công ty trưởng thành, các giao thức thử nghiệm của nó sẽ tăng lên. bắt đầu với chiến dịch thử nghiệm tối thiểu cho chuyến bay đầu tiên, sau đó dần dần đầu tư vào khả năng nhà khi thu nhập tăng lên.

  • Phase 1 (bắt đầu): [FLT: 1] hoàn toàn dựa vào cơ sở và mô phỏng chia sẻ. Hãy dùng chỉ những thử nghiệm quan trọng. Giữ tài liệu hướng dẫn thử nghiệm đơn giản nhưng có thể theo dõi.
  • Phase 2 (hàng đầu tiên): Mở một buồng nhiệt cơ bản và một gia tốc đo độ rung động mức thấp. Tiếp tục sử dụng phòng thí nghiệm bên ngoài để có đủ khả năng.
  • Phase 3 (các chương trình thử nghiệm): đầu tư vào một máy rung điện tử nhỏ (v. d., 500 lbf) và một hệ thống chân không. Thuê một kỹ sư thử nghiệm. Hãy dùng các thử nghiệm nội bộ để kiểm tra tính năng hồi quy và kiểm tra áp suất môi trường.

Qua thời gian, công ty có thể phát triển các tiêu chuẩn thử nghiệm độc quyền, cân bằng chi phí với độ tin cậy.

Kết luận

Thử nghiệm môi trường chi phí không phải là về cắt giảm--đó là về việc phân phối các nguồn tài nguyên đến các khu vực có rủi ro cao nhất. các công ty nhỏ không gian có thể thành công bằng cách kết hợp các mô phỏng, thử nghiệm theo mô phỏng, đối tác chiến lược, và tự động hóa. phương pháp này ưu tiên thông tin trở lại khi đầu tư trong khi duy trì các tiêu chuẩn ứng dụng. bằng cách theo dõi một sơ đồ theo một giai đoạn, thậm chí các phần cứng sẵn sàng bay mà có thể đáp ứng các mong đợi của khách hàng mà không làm vỡ ngân hàng.