刘春涛，邹恒光，毕大为，张 杨，王海英，魏晓楠

（中国空间技术研究院 通信卫星事业部，北京 100094）

0 引言

通信卫星系统级真空热试验（以下简称热试验）在整星研制流程中具有相当重要的作用，一般包括热平衡试验和热真空试验2部分[1-2]。

卫星系统级热平衡试验主要目的是：验证整星正样热设计及热控实施的正确性及效果；验证整星正样热分析计算，并根据试验结果对卫星热数学模型进行修正，根据修正后的模型预示卫星在轨工矿下的温度；由热平衡试验提供热真空试验的边界温度；在模拟轨道工况条件下考核卫星的工作性能，特别是热控产品的性能。

卫星热真空试验主要目的是：在热真空循环温度条件下考核卫星的工作性能；获取卫星在模拟空间环境下的完整性能数据；模拟空间环境下的特定功能检查；暴露卫星工艺、质量缺陷。

通信卫星系统级热试验涉及卫星总体及各分系统，同时也涉及卫星总装、综合测试和试验承试方等多家单位。试验技术流程复杂，协调工作量大，技术风险项目数量多、难度大，稍有不慎就会造成欠试验、过试验甚至星上产品受损等质量问题。因此，需重点关注系统级热试验工作，提前识别热试验技术风险，组织制定有效的控制措施和产品保证流程，并在热试验过程中组织落实，确保卫星系统级热试验顺利进行[3-4]。

通信卫星系统级热试验一般可划分为试验准备阶段，热平衡试验前，热平衡与热真空试验，试验撤收及试验总结4个阶段。本文将按照试验技术流程主线情况分别论述各阶段产品保证流程。

1 系统级热试验技术风险分析

本文按照系统工程技术风险控制理论，参考通信卫星系统级热试验工作实际情况，梳理形成卫星热试验实施方案、热试验准备工作符合性、热试验中对转发器首次推信号的放气操作和转发器分系统热试验小信号监视等具体技术风险控制项目。

2 解决策略

根据上述风险分析，提出制定系统级热试验产品保证流程，通过规范技术流程、计划流程和产品保证项目对风险加以管控，并按照通信卫星系统级热试验的4个阶段分别编制技术风险控制流程。

2.1 试验准备阶段

热试验准备阶段主要是指卫星吊入（推入）热试验容器前的各项工作，包括热试验方案的协调、卫星热试验改装与技术状态确认、试验工装准备等。通用的技术流程和技术风险控制流程如图1所示。

图1 试验准备阶段的通信卫星系统级热试验流程Fig.1 System thermal vacuum test flow for telecommunication satellite (Preparation period)

通信卫星各型号有效载荷间差异性较大，转发器分系统热试验测试方案不尽相同，因此进行转发器分系统热试验测试方案评审非常必要。待有效载荷热试验测试方案确定后，各型号将重点开展热试验及其综合测试的相关文件评审工作。同时，热试验方案确定后卫星热试验改装和试验工装设计与实施工作也同步进行。卫星热试验改装期间，卫星根据方案拟定的技术状态检查表进行相关技术状态确认工作。相关技术风险项目及其控制措施详见表1。

表1 试验准备阶段的热试验技术风险控制Table 1 Technical risks for system-level thermal vacuum test (Preparation period)

2.2 热平衡试验前

卫星完成前期试验大纲、实施方案确定及热试验改装后，卫星将根据试验容器情况选择吊入或推入的方式进行吊装工作及进罐操作。随后卫星开展试验前的测试工作。通用的技术流程和技术风险控制流程详见图2。

图2 热平衡试验前的通信卫星系统级热试验流程Fig.2 System thermal vacuum test flow for telecommunication satellite(Pre-test)

卫星测试队伍在测试前已按要求完成测试设备联调工作。为规避相关风险，项目办在卫星加电前组织召开热试验测试准备就绪评审会，对地面设备标检、设备和电缆联调[5]、测试软件版本以及卫星技术状态进行审查、确认，确保测试电缆连接正确、测试系统及卫星满足试验前测试要求。同时，承试单位和热控分系统共同对试验热响应进行检查，并对微波负载循环水系统等试验工装进行联调和检查。卫星完成试验前测试后，项目办根据热试验系统级产品保证流程，在试验前组织试验准备就绪评审会。卫星总体、各分系统、综合测试、承试单位以及条件保障等单位参加，汇报各自的准备情况及后续工作计划，并就相关风险的应对措施进行讨论。通过试验准备就绪评审会，卫星加电设置状态，满足相关要求后承试单位正式试验开机。卫星热平衡试验前的技术风险控制项目及措施详见表2。

表2 热平衡试验前的热试验技术风险控制Table 2 Technical risk table for system-level thermal vacuum test (Pre-test)

2.3 热平衡试验与热真空试验

卫星热试验开机后，按照既定技术流程依次进行热平衡试验和热真空试验。根据卫星在轨全寿命周期内有效载荷不同的工作模式及备份方式，热平衡试验一般包含4个工况；根据卫星单机考核覆盖性，热真空试验一般分为4个温度循环，每次循环在高温、低温端停留进行卫星性能测试。通用的技术流程和技术风险控制流程详见图3。

图3 热平衡试验与热真空试验的通信卫星系统级热试验流程Fig.3 System-level thermal vacuum test flow for telecommunication satellite (During test)

确认卫星和环境试验设备满足试验开始条件后，承试方根据试验要求设置试验环境工况状态，星上各分系统按测试大纲要求进行卫星状态设置和测试，试验期间各分系统实时进行测试数据判读。待热平衡试验或热真空试验完成后，项目办组织试验小结，确保试验项目完整性。若试验期间发生地面设备异常故障，应按既定的故障预案进行操作；若发现测试、试验异常，应按要求开展不合格品审理或质量问题归零。热平衡试验和热真空试验过程的技术风险项目和控制措施详见表3。

表3 热平衡试验和热真空试验的热试验技术风险控制Table 3 Technical risks for system-level thermal vacuum test (During test)

2.4 试验撤收及试验总结

热真空试验结束后，进行试验撤收工作。撤收工作包括测试电缆、微波负载水冷设施等拆除，以及卫星从试验容器移出等大型吊装工作。随后还须组织开展试验总结工作。通用的技术流程和技术风险控制流程详见图4，相关技术风险项目及控制措施详见表4。

撤收工作中，应避免红外灯阵、微波负载等近星区域内的试验设备与卫星表面、星表突出物的接触。试验完成后，项目办组织试验总结和测试总结评审会。必要时，还将对试验过程中的质量问题组织归零评审。试验总结和测试总结中将分别梳理和确认试验条件加载情况及测试项目完成情况，并对各试验工况下卫星各项功能、性能参数进行判读和分析，确认卫星热设计符合性及试验条件下卫星功能、性能水平。

图4 试验撤收及试验总结阶段的通信卫星系统级热试验流程Fig.4 System-level thermal vacuum test flow for telecommunication satellite (Post test)

表4 试验撤收及试验总结阶段的热试验技术风险控制Table 4 Technical risk table for system-level thermal vacuum test(post test)

3 系统级热试验产品保证流程的应用

在总结前期相关“东四”平台卫星热试验经验和共性工作项目，分析其中技术风险的基础上，总结形成了通信卫星产品保证流程，并在多颗商用通信卫星和“实践”通信卫星热试验中推广应用。各型号按照本产品保证流程提前策划和编写技术状态检查表、地面测试设备联调细则等材料，过程中严格落实各项产品保证工作项目，计划调度系统将策划清楚的产品保证活动纳入到科研生产主线中并留有适合的工作时间，确保了系统级热试验产品保证工作保质、保量落实到位，连续十余个型号的通信卫星未发生热试验重大问题。

4 结束语

通信卫星系统级热试验产品保证流程从无到有的过程，是在充分分析识别系统级热试验中的技术风险并借鉴其他产品保证流程的基础上完成的，它为型号研制队伍提供了有效的保证：流程为型号计划调度系统提供了操作层面的依据与参考，计划调度系统人员将梳理出的产品保证工作项目纳入到计划流程中，确保了各产品保证工作顺利进行；同时，设计师系统特别是参加型号研制的新人员根据产品保证流程对自身的工作进行了深入的了解，各项工作的开展方式、开展时机及完成形式得到了进一步的规范。

自通信卫星系统级热试验产品保证流程编制及推广应用至今，热试验相关工作得以优化与规范，通信卫星已实现十余颗卫星未出现人为原因引起的质量问题。相信在各级领导和相关人员的共同努力下，以热试验产品保证流程为代表的通信卫星系统级产品保证流程将会起到更大的作用。