GB∕T 43515-2023 高空科学气球发放测试规程（正式版）

高空科学气球发放测试规程2023-12-28发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I前言 l2规范性引用文件 13术语和定义 14测试前准备 24.1参加测试人员 24.2监视和测量设备 24.3受试设备 24.4文件资料 24.5发放场地 24.6发放环境 25测试阶段划分及测试内容 35.1测试阶段划分 35.2各测试阶段的测试内容 35.3分系统测试 45.4全系统集成测试 65.5发放前测试 7附录A(资料性)高空科学气球系统组成示意图 8附录B(资料性)高空科学气球发放测试记录表 9Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国科学院提出。本文件由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC312)归口。本文件起草单位：中国科学院空天信息创新研究院、中国科学院高能物理研究所、中国科学院大气物理研究所、国防科技大学、中国特种飞行器研究所、中国电子科技集团公司第三十八研究所。1高空科学气球发放测试规程本文件规定了高空科学气球在发放前的基本测试要求，主要包括通用测试要求、测试阶段划分、测试流程及测试内容。本文件适用于利用高空科学气球开展的空间科学实验或观测项目在气球发放前进行的系列测试2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T13283—2008工业过程测量和控制用检测仪表和显示仪表精确度等级GB/T38060浮空器球体结构工艺术语GB50194建设工程施工现场供用电安全规范3术语和定义GB/T38060界定的以及下列术语和定义适用于本文件。高空科学气球high-altitudescientificballoons在平流层高度飞行进行高空科学实验或观测的一种无动力浮空器。注1:简称科学气球。注2:高空科学气球系统组成示意图见附录A。高空科学气球发放的场地。在高空科学气球发放前开展的单机、分系统、系统集成的一系列测试活动。安装有气球平台设备和科学载荷，并通过系缆吊挂在气球下方的实验舱。高空科学气球的组成部分。2载荷payload为完成科学探测或科学实验，高空科学气球所携带的科学仪器或设备的统称。4测试前准备4.1参加测试人员参加测试人员应满足如下要求：a)在试验前熟悉各用于发放测试的受试设备、测量仪器及仪表要求，掌握各项测试内容及应急处理措施；b)经过岗位培训，能按照测试操作规程进行测试。4.2监视和测量设备在发放测试过程中所用到的监视和测量设备应满足如下要求：a)完整齐套；b)精确度等级满足GB/T13283—2008中第4章所规定的不低于0.5级的要求；c)不确定度满足发放试验的测试需求；d)经计量检定合格，并在有效期内。高空科学气球在发放之前应完成地面测试中规定的试验项目，确认高空科学气球的各分系统设备符合设计要求，并满足参加发放前测试工作的技术状态。高空科学气球实验/试验项目在进入发放场前，应制定测试及试验计划，并形成有效文件(包括飞行试验任务书、测试及试验大纲、测试记录表等)。高空科学气球实验/试验项目在进入发放场后，试验过程中应按记录要求记录试验数据，对异常数4.5发放场地发放场地应满足如下要求：a)发放场中心区的面积、附属设施和供电照明等满足试验大纲要求；b)发放场测试区的房间数量、面积、层高、洁净度、附属设施和供电照明等满足试验大纲要求；c)发放所需气体储存体积及相对位置满足试验大纲要求；d)供、用电安全按照GB50194的要求进行检查。4.6发放环境发放环境应满足如下要求：a)发放场风速和风向满足试验大纲规定要求；b)平飞高度的风速和风向满足试验大纲规定要求；c)大气相对湿度、连续降水等满足试验大纲规定的要求。3GB/T43515—20235测试阶段划分及测试内容5.1测试阶段划分总体测试阶段流程如图1所示。在进入发放场至完成发放前，开展测试的流程依次为：分系统测试、全系统集成测试和发放前测试。明确试验任务明确试验任务分系统测试发放前测试完成发放图1总体测试阶段流程图5.2各测试阶段的测试内容5.2.1分系统测试阶段的测试内容在分系统测试阶段开展的测试内容矩阵如表1所示。表1分系统测试阶段测试内容矩阵表内容编号球体分系统能源分系统飞控分系统测控分系统载荷分系统发放分系统1球体法兰连接测试太阳电池阵性能测试电缆网测试数据传输通信测试载荷的功能性能测试发放设备功能测试2球体与降落伞的连接测试储能电池组充电测试姿态控制测试视频功能测试载荷的安装接口测试氦气存储装置压力测试3缆绳强度测试储能电池组可用放电容量测试飞控系统功能综合测试测试测试载荷的供电接口测试—4火工品测试储能电池组保护功能测试———载荷的通信数据传输测试——5吊舱接口测试配电器电性能测试 ———6主备电源切换测试—— 5.2.2全系统集成测试阶段的测试内容在全系统集成测试阶段开展的测试内容矩阵如表2所示。4表2全系统集成测试阶段测试内容矩阵表内容编号结构安装供电连接模飞综合应急电源工作时长电磁兼容性1各分系统的设备在吊舱内的安装测试太阳电池阵与供电系统连接测试正常飞行流程下的模拟飞行测试应急电源启动测试电磁兼容性测试2电缆安装测试储能电池组与配电器的连接测试非正常飞行流程下的应急预案测试应急电源工作时长测试—3高空气球球底连接装置与降落伞的安装测试配电器与各用电负载的连接测试数据传输链路测试—4缆绳与吊舱和降落伞的安装测试用电负载工作稳定性测试——5.2.3发放前测试阶段的测试内容在发放前测试阶段开展的测试内容及流程如图2所示。开始开始供电检查测试数据传输通信测试充气检查及充气量测试地面风速风向测量结束图2发放前测试阶段开展的测试内容及流程图5.3分系统测试5.3.1球体分系统球体分系统的测试如下。a)球体法兰连接测试：检查法兰在球体上的安装位置与安装接口，确认法兰在球体上的连接无干涉，测试法兰连接螺栓预紧力是否在阈值范围内。b)球体与降落伞的连接测试：确认降落伞与球体的连接方向，确认降落伞绳索无缠绕，确认降落伞伞体无干涉，确认球体与降落伞连接绳结无松动，测量球体与降落伞连接缆绳长度是否在设计值之内。c)缆绳强度测试：测试缆绳的拉伸强度，确认强度在设计值之内。5d)火工品测试：测试火工品电阻是否在设计值之内。e)吊舱接口测试：测试吊舱与缆绳连接的接口是否正确，确认吊舱与缆绳接绳结无松动，测量吊舱与缆绳连接缆绳长度是否在设计值之内。球体分系统的测试数据填写见附录B的表B.1。5.3.2能源分系统能源分系统的测试如下。a)太阳电池阵性能测试：测试太阳电池阵输出电压、电流及效率值，确认太阳电池阵效率在设计值范围内。b)储能电池组充电测试：测试储能电池组能否正常充至满电，测试满电状态的储能电池组单体电压是否在设计值范围内。c)储能电池组可用放电容量测试：按照高空科学气球各类用电负载的实际工况设计储能电池组的放电功率和工作模式，测试电池组的可用放电容量是否满足实际飞行的使用需求，确认整个放电过程电池组工作电压在设计值范围内。d)储能电池组保护功能测试：测试储能电池组过流保护、过压保护、欠压保护等保护动作是否按照设计参数正常执行。e)配电器电性能测试：测试配电器各输出口电压是否在设计值范围内，测试配电器各输出口的功率是否满足对应用电设备使用需求。f)主备电源切换测试：模拟主电源供电故障的状态，测试备用电源能否正常启动为设备供电。能源分系统测试数据填写见附录B的表B.2。飞控分系统的测试如下。a)电缆网测试：测试电缆网各节点的导通电阻是否在设计值范围内，测试电缆网不同节点间的绝缘阻值是否在设计值范围内。b)姿态控制测试：测试姿态控制机构的功能性能是否满足设计要求。c)飞控系统功能综合测试：将飞控计算机通过电缆网与各类执行机构连接，测试执行机构执行飞控指令的准确性，测试执行机构的动作参数是否在设计值范围内。姿态控制测试及飞控系统功能综合测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。电缆网测试数据填写见附录B的表B.3。5.3.4测控分系统测控分系统的测试如下。a)数据传输通信测试：测试球载数据传输设备与飞控计算机之间通信连接接口的准确性，测试球载数据传输设备能够将工作数据准确传输至地面接收端，测试不同遮蔽条件下数据传输信号传输是否在设计阈值范围内。b)视频功能测试：测试视频记录设备是否正常开机工作，测试视频记录设备的信号是否正常传输至地面接收端。c)雷达应答机测试：测试雷达应答机工作频段是否正常，测试雷达应答机是否准确将位置信息传输至地面测试设备。数据传输通信测试及视频功能测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。雷达应答机测试数据填写见附录B的表B.4。6载荷分系统的测试如下。a)载荷的功能性能测试：测试、确认载荷的功能性能是否符合设计要求。b)载荷的安装接口测试：测试、确认载荷的安装接口是否符合设计要求。c)载荷的供电接口测试：测试、确认载荷的供电电压和工作功率是否符合设计要求。d)载荷的通信数据传输测试：测试、确认载荷是否将自身的工作参数传输至地面接收端，判断载荷传输的数据是否在设计范围内。载荷的功能性能测试及载荷的通信数据传输测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。载荷安装和供电接口测试数据填写见附录B的表B.5。发放分系统的测试如下。a)发放设备功能测试：测试发放设备是否可自锁，在解锁后是否正常执行发放动作，检查发放设备的表面状态是否存在影响发放操作或刺破球体的多余物等。b)氦气存储装置压力测试：测试氦气存储装置的压力，计算气体余量是否满足飞行大纲的要求。发放设备的功能测试及氦气存储装置压力测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。5.4全系统集成测试结构安装的测试如下。a)各分系统的设备在吊舱内的安装测试：将各分系统设备安装于吊舱内的相应接口上，测试安装接口的正确性，测试安装预紧力是否在设计范围内。b)电缆安装测试：按照设计节点连接各设备的电缆，确认电缆布局无干涉，测试功率线缆与通信线缆的距离是否在设计值之内。c)高空气球球底连接装置与降落伞的安装测试：连接高空气球球底连接装置与降落伞之间的缆绳，测试绳结连接是否可靠无松动，确认缆绳无缠绕和干涉。d)缆绳与吊舱和降落伞的安装测试：连接吊舱与降落伞之间的缆绳，测试绳结连接是否可靠无松动，确认缆绳无缠绕和干涉。电缆安装测试、高空气球球底连接装置与降落伞的安装测试、缆绳与吊舱和降落伞的安装测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。各分系统的设备在吊舱内的安装测试数据填写见附录B的表B.6。供电连接的测试如下。a)太阳电池阵与供电系统连接测试：连接太阳电池阵与供电系统，测试电池阵与供电系统连接接口的匹配性，测试电池阵是否能够正常输出电压和电流。b)储能电池组与配电器的连接测试：连接储能电池组与配电器，测试配电器是否能正常供电工作、配电器的各输出口电压是否在设计值范围内。c)配电器与各用电负载的连接测试：测试各用电负载在连接配电器后是否能正常启动工作。d)用电负载工作稳定性测试：测试储能电池组由满电状态工作至全放电状态时，在电池组由最高7放电电压至最低放电电压的周期内，各用电负载是否能正常稳定工作。太阳电池阵与供电系统连接测试、配电器与各用电负载的连接测试、用电负载工作稳定性测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。储能电池组与配电器的连接测试数据填写见附录B的表B.7。模飞综合的测试如下。a)正常飞行流程下的模拟飞行测试：按照设计的飞行任务剖面设置飞行控制程序，测试飞控系统执行飞行控制程序的可靠性。b)非正常飞行流程下的应急预案测试：模拟飞行过程中可能出现的各类故障，测试飞控系统是否按照设计的预案执行相应的动作。c)数据传输链路测试：测试在整个模拟飞行任务执行周期内，数据传输链路是否工作正常，数据解析是否准确。模飞综合测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。5.4.4应急电源工作时长应急电源工作时长的测试如下。a)应急电源启动测试：模拟主电源供电故障的状态，测试应急电源是否能够正常启动为各用电负载供电。b)应急电源工作时长测试：完成应急电源启动测试后，测试应急电源供电工作时长是否符合设计值。应急电源工作时长测试数据填写见附录B的表B.8。电磁兼容性测试主要完成在数据传输天线小功率工作、半功率工作和全功率工作的工作模式下，检查球载各类用电负载的工作参数是否正常，测试通信是否出现异常。电磁兼容性测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。5.5发放前测试发放前测试流程如下。a)供电检查测试：测试各用电设备供电工作性能是否正常。b)数据传输通信测试：测试球载设备与地面测控设备之间的通信链路状态，确认设备上下行通信正常。c)充气检查及充气量测试：检查氦气传输管道是否顺畅，测试气体流量计示值是否正确，充气过程中实时记录充气量，在达到设计值后停止充气。d)地面风速风向测量：测量地面风速和风向，确认地面风满足试验大纲要求。供电检查测试、数据传输通信测试、充气检查及充气量测试应根据测试项目设计测试记录表格，在测试过程中进行相应测试结果的记录。地面风速风向测量据填写见附录B的表B.9。8(资料性)高空科学气球系统组成示意图高空科学气球系统组成示意图如图A.1所示。球体火工品降落伞缆纯吊舱图A.1高空科学气球系统组成示意图9(资料性)高空科学气球发放测试记录表B.1球体分系统测试数据记录见表B.1。表B.1球体分系统测试数据记录表设计值测试值备注球体法兰连接测试法兰数量/个法兰1连接螺钉预紧力/N法兰2连接螺钉预紧力/N法兰n连接螺钉预紧力/N球体与降落伞的连接测试球体与降落伞连接缆绳长度/m缆绳强度测试缆绳的拉伸强度/[N/(mm)²]火工品测试火工品电阻值/Ω吊舱接口测试吊舱与缆绳连接缆绳长度/mB.2能源分系统测试数据记录见表B.2。表B.2能源分系统测试数据记录表设计值测试值备注太阳电池阵性能测试太阳电池阵输出电压/V太阳电池阵输出电流/A太阳电池阵效率/%储能电池组充电测试储能电池组起始充电电压值/V储能电池充电电流值/A储能电池组充电完成电压值/V储能电池充电完成最高单体电压/V储能电池充电完成最低单体电压/V储能电池组单体压差/mV储能电池组可用放电容量测试可用放电容量/kWh储能电池组保护功能测试储能电池组过流保护值/A储能电池组过压保护值/V储能电池组欠压保护值/V设计值测试值备注配电器电性能测试配电器输出口数量/个配电器输出口1电压/V配电器输出口2电压/V配电器输出口n电压/V主备电源切换测试主备电源切换条件B.3电缆网测试数据记录见表B.3。表B.3电缆网测试数据记录表设计值测试值备注电缆1导通电阻/Ω电缆1节点间绝缘阻值/MΩ电缆2导通电阻/Ω电缆2节点间绝缘阻值/MΩ…电缆n导通电阻/Ω电缆n节点间绝缘阻值/MΩB.4雷达应答机测试数据记录见表B.4。表B.4雷达应答机测试数据记录表设计值测试值备注雷达应答机工作频段雷达应答机定位传输是否准确B.5载荷安装和供电接口测试数据记录见表B.5。表B.5载荷安装和供电接口测试数据记录表设计值测试值备注安装接口安装孔数量