基于在軌可維修性的載人航天器配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1 中國空間技術(shù)研究院載人航天總體部，北京 100094)(2 北京衛(wèi)星制造廠有限公司，北京 100094)

載人航天器的研制和運(yùn)行都具有高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)。一般，載人航天器在軌故障通常只是個(gè)別部件出問題，但往往導(dǎo)致整器報(bào)廢，損失過大。美國和俄羅斯等早在20世紀(jì)60代就開展了航天員在軌維修載人航天器的研究，目前已有多年的空間站在軌維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。我國在“神舟”飛船與“天宮”空間實(shí)驗(yàn)室的載人交會對接任務(wù)中，也成功開展了載人航天器設(shè)備的在軌更換維修試驗(yàn)。隨著載人航天器對高可靠、長壽命方面的要求越來越高，載人航天器的各部件能否在軌維修日益受到關(guān)注[1-2]。

配電系統(tǒng)作為載人航天器的重要組成部分，為整器提供能量傳輸與控制，決定了載人航天器能否正常執(zhí)行飛行任務(wù)，其壽命長短也直接決定了載人航天器的壽命。統(tǒng)計(jì)近年來國外航天器公布的527個(gè)在軌故障，供配電系統(tǒng)故障約占14%，屬于故障高發(fā)區(qū)域[3]。通過航天器產(chǎn)品壽命分析和故障模式與影響分析(FMEA)，航天器配電系統(tǒng)的故障均屬于嚴(yán)重甚至災(zāi)難等級的，因此其可靠性要求極高，目前多是通過提高元器件可靠性指標(biāo)和增加冗余備份設(shè)計(jì)等手段實(shí)現(xiàn)。如果能對配電系統(tǒng)進(jìn)行一定的維修性設(shè)計(jì)，通過在軌維修降低其故障嚴(yán)酷度等級，那么整個(gè)航天器的可靠性也會隨之提高，甚至達(dá)到延壽的目的[4]。

目前，對于載人航天器在軌維修性設(shè)計(jì)的研究多集中在維修性指標(biāo)的量化分析、航天員維修策略及操作工具開發(fā)等方面，國內(nèi)外的在軌維修設(shè)計(jì)及成功經(jīng)驗(yàn)也大多是對終端負(fù)載，尤其是科學(xué)儀器的維修更換，對載人航天器平臺設(shè)備尤其是供配電設(shè)備的在軌維修經(jīng)驗(yàn)很少。美國“哈勃”空間望遠(yuǎn)鏡曾完成了太陽電池陣和平臺電子設(shè)備的更換維修，但其相關(guān)系統(tǒng)及單機(jī)的設(shè)計(jì)從未公開披露。本文從在軌維修的角度出發(fā)，對載人航天器配電系統(tǒng)最基本單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，提出了實(shí)現(xiàn)在軌維修需要注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。本文所指的在軌維修是通過航天員操作完成，但對于航天員如何到達(dá)維修載人航天器(目前需要與載人航天器完成交會對接)，不在本文研究范圍內(nèi),無人航天器在進(jìn)行維修性設(shè)計(jì)時(shí)也可以作為參考。

1 載人航天器配電系統(tǒng)及在軌可維修性分析

載人航天器配電系統(tǒng)一般接收電源系統(tǒng)提供的電能，通過合理設(shè)置配電器及其配電通道，將電能傳輸至器上各用電負(fù)載，包括平臺負(fù)載和載荷設(shè)備。配電系統(tǒng)包括配電器和供電電纜網(wǎng)，供電電纜網(wǎng)的在軌故障率很低，故障模式包括短路和斷路2種，一般可通過導(dǎo)線選型、電連接器接點(diǎn)排布和多點(diǎn)多線從設(shè)計(jì)上避免故障。而配電器作為單機(jī)設(shè)備，相對于電纜網(wǎng)故障模式更多，一臺配電器的故障可能意味著某一區(qū)域的負(fù)載無法正常工作，相應(yīng)的載人航天器可能無法完成某項(xiàng)任務(wù)，配電器典型故障模式見表1。隨著配電器設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平的不斷提高，例如冗余配電、高可靠開關(guān)、高精度傳感器的應(yīng)用等，使得配電器的故障容錯(cuò)率也已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，但這些新技術(shù)多是從提高單機(jī)可靠性和性能的角度出發(fā)，若能從在軌維修的角度出發(fā)，綜合使用這些手段進(jìn)行配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將極大提高整個(gè)載人航天器的可靠性[5]。

表1 配電器典型故障模式及在軌可維修性

2 基于在軌可維修性的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

載人航天器配電系統(tǒng)能否在軌維修，取決于其設(shè)計(jì)狀態(tài)，包含故障診斷與定位、能否將故障設(shè)備斷電隔離、維修安全性等多個(gè)方面[6]。本文首先將載人航天器的配電系統(tǒng)簡化至一個(gè)基本單元，這個(gè)基本單元實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)傳輸電能的基本功能，見圖1。配電器接收電源系統(tǒng)提供的電能，在多級配電體制中也可能是接收上一級配電器提供的電能，經(jīng)匯流條擴(kuò)充為多路后送至各負(fù)載，根據(jù)負(fù)載電壓需求情況，配電器內(nèi)部會設(shè)置電源變換模塊。

載人航天器在軌飛行期間，當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生故障或配電設(shè)備定期檢修時(shí)，從圖1中的基本單元看，配電器僅1臺，若負(fù)載中含姿態(tài)軌道控制、熱控等關(guān)鍵單機(jī)，則始終無法斷電維修；但從整個(gè)配電系統(tǒng)來說，若設(shè)置了多臺配電器，設(shè)計(jì)時(shí)又考慮負(fù)載的冗余配電，則可以通過切換備份供電通道實(shí)現(xiàn)故障隔離，從而實(shí)現(xiàn)在軌維修。

圖1 載人航天器配電系統(tǒng)基本單元Fig.1 A fundamental unit of manned spacecraft power distribution system

配電系統(tǒng)基本單元若要實(shí)現(xiàn)在軌維修，需要改進(jìn)以下幾個(gè)方面：①通過FMEA分析，合理設(shè)置遙測參數(shù)、指令等，實(shí)現(xiàn)對配電系統(tǒng)的故障診斷及定位；②通過對配電通道的優(yōu)化配置，特別是載人航天器關(guān)鍵負(fù)載必須進(jìn)行冗余配電，實(shí)現(xiàn)配電器發(fā)生故障時(shí)可隔離；③通過對配電通道上下游設(shè)置開關(guān)等控制電路，保證航天員操作安全。其中：①和③通過配電器的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；②通過配電拓?fù)涞膬?yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)化后的配電系統(tǒng)基本單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖2。

在優(yōu)化后的配電系統(tǒng)基本單元拓?fù)渲?，增?臺備份配電器同時(shí)接收電源系統(tǒng)或上級配電器提供的電能，此臺配電器的設(shè)計(jì)狀態(tài)、工作模式設(shè)計(jì)取決于其用途，分析如下。

(1)備份配電器僅用于載人航天器最小工作模式下關(guān)鍵負(fù)載的備份供電，可根據(jù)整器最小功耗單獨(dú)設(shè)計(jì)，正常模式下處于冷備份工作狀態(tài)，內(nèi)部的輸出開關(guān)均斷開，僅在主配電器故障且需要進(jìn)行在軌維修更換時(shí)工作。

(2)備份配電器除用于載人航天器最小工作模式下關(guān)鍵負(fù)載的備份供電外，還擬用于其余負(fù)載的供電，則從通用化的角度出發(fā)，可將備份配電器設(shè)計(jì)為與主配電器狀態(tài)一致，正常模式下處于熱備份工作狀態(tài)，內(nèi)部的輸入開關(guān)接通，輸出開關(guān)根據(jù)需要接通或斷開。

本文以圖1中的載人航天器配電系統(tǒng)基本單元為例，介紹通過基本單元自身性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)和數(shù)量上的配置，如何實(shí)現(xiàn)整個(gè)配電系統(tǒng)的可維修性。以下主要從配電設(shè)備故障診斷及定位、故障隔離與系統(tǒng)重構(gòu)、維修流程與安全性設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

圖2 優(yōu)化后的配電系統(tǒng)基本單元拓?fù)銯ig.2 Optimized topology of fundamental unit for power distribution system

2.1 故障診斷及定位

載人航天器配電系統(tǒng)的在軌維修，首先應(yīng)能將故障定位在某臺配電器，因此要具有對配電系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的功能，即判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障，如果發(fā)生，就確定故障位置，識別故障大小和發(fā)生時(shí)間等。目前，載人航天器的在軌監(jiān)視仍然是傳統(tǒng)方式，即采集的遙測數(shù)據(jù)由地面計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，給出獨(dú)立的計(jì)算結(jié)果和越限報(bào)警，對載人航天器狀態(tài)的綜合判斷和故障識別仍需要人工來完成。隨著計(jì)算機(jī)智能化程度越來越高，故障診斷漸漸發(fā)展為自主健康管理的一部分，其診斷過程最終會完全由器載計(jì)算機(jī)完成。無論人工還是器載計(jì)算機(jī)，進(jìn)行故障診斷的輸入信息均為載人航天器的關(guān)鍵遙測信息和預(yù)想的故障模式，因此實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)故障診斷功能，關(guān)鍵是確保其關(guān)鍵信息的可測試性和故障模式的完整性[7-8]。

配電器一般均通過傳感器監(jiān)測電壓、電流，功率通道的開關(guān)狀態(tài)也是通過遙測參數(shù)監(jiān)測。這些遙測參數(shù)可以利用總線傳輸?shù)姆绞剿椭帘O(jiān)視頁面，通過對這些參數(shù)的判讀確定配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。較高級的配電器設(shè)置顯示其內(nèi)部程序是否工作正常的狀態(tài)標(biāo)志位，通過對該標(biāo)志位的判讀就可以迅速判斷工作是否正常。

以某載人航天器配電器為例，單機(jī)由輔助供電組件、智能組件和配電組件3個(gè)功能模塊構(gòu)成(如圖3所示)，對于配電器的故障模式能定位到組件級。同時(shí)，固態(tài)功率控制器(SSPC)作為配電器關(guān)鍵器件，自身具備狀態(tài)遙測信號，通過梳理，配電器可維修故障模式見表2。表3給出了SSPC故障分析。其中：狀態(tài)碼000～011表示發(fā)送關(guān)斷控制指令時(shí)SSPC的4種狀態(tài)模式；狀態(tài)碼100～111表示發(fā)送開通控制指令時(shí)SSPC的4種狀態(tài)模式。通過對這8種狀態(tài)模式的分析，能清楚地表示SSPC正常、故障或負(fù)載異常，從而能實(shí)現(xiàn)故障定位。

圖3 某載人航天器配電器功能層次Fig.3 Functional level of manned spacecraft distributor

故障類別輔助判據(jù)故障描述故障部位供電異常 硬線遙測正常 總線遙測異常,結(jié)合基準(zhǔn)電壓遙測能夠初步判斷模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換模塊或供電遙測電路故障 智能組件 硬線遙測異常 整機(jī)供電故障 輔助供電組件遙測異常 基準(zhǔn)電壓遙測正常 根據(jù)異常遙測信號所在組件,維修相應(yīng)組件 輔助供電組件、配電組件 基準(zhǔn)電壓遙測異常 AD模塊故障 智能組件指令注入異常 總線通信正常 結(jié)合硬線指令是否能夠執(zhí)行或其他開關(guān)指令能否執(zhí)行,判斷故障組件 智能組件、配電組件 總線通信異常 結(jié)合硬線指令判斷故障組件 智能組件、配電組件總線通信異常 通信協(xié)議 1553B接口或控制電路故障 智能組件配電功能異常 指令及SSPC狀態(tài)信號 參照SSPC故障分析(表3)定位故障 配電組件、負(fù)載端

表3 SSPC故障分析

注：ST1表示SSPC功率開關(guān)器件的開通/關(guān)斷狀態(tài)；ST2表示SSPC發(fā)生過流或短路保護(hù)。

綜上所述，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的在軌維修，首先需要通過FMEA分析，在配電器軟硬件上設(shè)置足夠數(shù)量的遙測參數(shù)和指令，進(jìn)行故障診斷及定位，確保當(dāng)故障發(fā)生時(shí)能快速的定位至某臺故障設(shè)備。

2.2 故障隔離與系統(tǒng)重構(gòu)

當(dāng)定位至某臺配電器發(fā)生故障后，應(yīng)將故障設(shè)備進(jìn)行隔離，避免故障蔓延造成更大危害。正常情況下，配電系統(tǒng)處于長期開機(jī)工作模式，不能輕易斷電隔離，即使是在軌維修期間，載人航天器的電源管理、信息傳輸?shù)汝P(guān)鍵負(fù)載仍需正常工作。因此，配電系統(tǒng)的在軌維修設(shè)計(jì)要考慮其維修時(shí)仍能為整個(gè)載人航天器基本工作提供所需電能，從安全性的角度出發(fā)，維修時(shí)也僅能提供載人航天器最基本功能所需電能，避免大功率負(fù)載下進(jìn)行在軌維修產(chǎn)生危險(xiǎn)，這就需要進(jìn)行配電系統(tǒng)的故障隔離與系統(tǒng)重構(gòu)設(shè)計(jì)[9-10]。

配電系統(tǒng)按照自主配電管理模式設(shè)計(jì)，完成用電負(fù)載管理，統(tǒng)一考慮負(fù)載情況和系統(tǒng)重組配電需求，并根據(jù)飛行計(jì)劃和各階段工作狀態(tài)，對允許斷電負(fù)載與不允許斷電負(fù)載進(jìn)行分類管理；統(tǒng)一考慮故障狀態(tài)下的系統(tǒng)重構(gòu)，通過獲取供電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，結(jié)合預(yù)定的故障判據(jù)和重組策略，對設(shè)備用電回路執(zhí)行保護(hù)、切斷或重構(gòu)。當(dāng)供電出現(xiàn)故障時(shí)，首先確保關(guān)鍵負(fù)載可靠工作，維持正常運(yùn)行，因此需要按重要程度對用電負(fù)載進(jìn)行分類，并實(shí)施分級管理。負(fù)載優(yōu)先級管理以優(yōu)先級矩陣的形式，將不同供電能級下每類負(fù)載按優(yōu)先級排列[11]。常見的負(fù)載優(yōu)先級排序如表4所示。

表4 各飛行狀態(tài)下電氣任務(wù)管理優(yōu)先級

在配電系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí)，應(yīng)至少保證前4級任務(wù)的用電。①地面測控系統(tǒng)：保證工程遙測及數(shù)管遙測數(shù)據(jù)下行；②數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：保證載人航天器內(nèi)部信息流的正常流通；③姿態(tài)軌道控制系統(tǒng)：保證載人航天器在軌姿態(tài)穩(wěn)定；④熱控管理系統(tǒng)：保證設(shè)備工作所需要的熱環(huán)境。在對配電系統(tǒng)中故障配電器斷電隔離前，應(yīng)保證其下端無上述最小工作模式中的關(guān)鍵負(fù)載，或者有關(guān)鍵負(fù)載但供電已切換至其余配電器。因此，要對最小工作模式下的關(guān)鍵負(fù)載進(jìn)行冗余配電設(shè)計(jì)，即由2臺配電器進(jìn)行主備份供電，且關(guān)鍵負(fù)載的供電均有開關(guān)控制。這樣，當(dāng)進(jìn)行配電器在軌維修時(shí)，可以首先將故障設(shè)備下的關(guān)鍵負(fù)載切換至由另一臺配電器供電，之后斷開原供電通道，可以實(shí)現(xiàn)故障配電器的斷電隔離。

綜上所述，對于本文中的配電系統(tǒng)基本單元，要實(shí)現(xiàn)在軌維修，需要設(shè)置一臺配電器負(fù)責(zé)最小工作模式下關(guān)鍵負(fù)載的供電，單獨(dú)設(shè)置的配電器可按最小工作模式的功率設(shè)計(jì)，且平時(shí)處于冷備份狀態(tài)，以減少對整個(gè)載人航天器質(zhì)量和功耗的影響。如果載人航天器有多臺配電器，可通過相互備份供電實(shí)現(xiàn)。

2.3 維修實(shí)施流程及安全性設(shè)計(jì)

配電系統(tǒng)在軌維修需要航天員參與操作的項(xiàng)目見圖4，主要分為維修前后配合地面進(jìn)行整器狀態(tài)設(shè)置，維修期間設(shè)備的拆卸與安裝。其中，維修期間設(shè)備的拆卸和安裝可具體劃分為以下項(xiàng)目：①航天員攜帶維修工具從空間站移動(dòng)至載人航天器的維修工作區(qū)域；②將待維修設(shè)備的連接電纜，包括熱敏電阻等全部拔下，將待維修設(shè)備的安裝螺釘取下并收好；③將故障設(shè)備取下并轉(zhuǎn)運(yùn)至指定地點(diǎn)；④對新設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查；⑤將新設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝地點(diǎn)；⑥使用工具將新設(shè)備安裝固定在故障設(shè)備原位置，恢復(fù)新設(shè)備所有電連接器與器上電纜的連接。

配電系統(tǒng)的維修類似于地面配電站的供電線路檢修，對航天員來說具有一定的危險(xiǎn)性，因此要進(jìn)行安全性方面的設(shè)計(jì)。載人航天器配電系統(tǒng)的位置較為隱蔽，周圍帶電設(shè)備及電纜繁多，因此需要對帶電尤其是高壓設(shè)備和電纜進(jìn)行明顯標(biāo)示，以警示航天員注意安全。維修時(shí)，對于供電電纜，絕不允許進(jìn)行帶電操作，此類安全隱患可通過在配電器的輸入端和輸出端設(shè)置開關(guān)避免，見圖5。理論上，當(dāng)2個(gè)開關(guān)斷開后，供電通道上均不存在電流回路，且輸入開關(guān)和輸出開關(guān)位于配電器的最前端與最末端，不會對配電器內(nèi)部電路造成影響[12]。在條件允許的情況下，應(yīng)盡量在上游設(shè)備的輸出端設(shè)置開關(guān)，對下游關(guān)鍵負(fù)載的主備份供電采取隔離措施，且在維修前可通過遙測參數(shù)判斷設(shè)備已斷電，從而保證所操作電纜完全斷電。

圖4 航天員操作項(xiàng)目Fig.4 Astronaut operation items

圖5 配電器輸入輸出端開關(guān)設(shè)置Fig.5 Switch set in input and output terminals of distributor

如果維修時(shí)負(fù)載(特別是關(guān)鍵負(fù)載)仍然帶電工作，會導(dǎo)致其與故障配電器相連的接插件仍然帶電，從而可能在插拔過程中對故障配電器造成進(jìn)一步損傷，因此在輸出端設(shè)置開關(guān)，與關(guān)鍵負(fù)載主備份供電隔離設(shè)計(jì)形成雙重保護(hù)措施，切斷電流通路，避免上述隱患。設(shè)備電纜斷開后，在維修完畢前，電纜懸空，應(yīng)及時(shí)套上防靜電護(hù)袋，避免因電連接器裸露進(jìn)入多余物。在進(jìn)行配電系統(tǒng)的在軌維修期間，整器禁止一切其他操作，防止對維修造成影響。

3 設(shè)計(jì)可行性和優(yōu)勢分析

從優(yōu)化后的拓?fù)鋱D(圖2)可以看出，如果其中的配電器發(fā)生故障需要進(jìn)行在軌維修，就依次通過切換關(guān)鍵負(fù)載供電通道、斷開上下游設(shè)備供電等操作隔離故障配電器，之后的維修程序與一般設(shè)備維修一致?？梢哉f，優(yōu)化后的配電系統(tǒng)基本單元通過單機(jī)和系統(tǒng)兩個(gè)層面的設(shè)計(jì)，已經(jīng)具備了在軌可維修性。對于復(fù)雜的載人航天器，在配電系統(tǒng)論證之初就可以將其分割為若干個(gè)配電系統(tǒng)基本單元，對每個(gè)基本單元采用上述設(shè)計(jì)方法，不同基本單元之間的備份配電器從系統(tǒng)性的角度視情況可合并，并從質(zhì)量、功耗、冗余度等多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮及優(yōu)化，從而達(dá)到整個(gè)配電系統(tǒng)可維修性的最優(yōu)設(shè)計(jì)。

圖1中配電基本單元的硬件可靠性由單機(jī)內(nèi)部元器件決定，可靠性模型可抽象為所有配電通道的串聯(lián)，其數(shù)學(xué)模型如下。

(1)

式中：R為配電系統(tǒng)基本單元可靠性；Rk為第k個(gè)通道可靠性；z為通道總數(shù)。

圖2中的配電器相比于圖1中的配電器內(nèi)部多了輸入端的繼電器，共計(jì)2個(gè)，關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)了冗余配電，可靠性模型可抽象為關(guān)鍵配電通道并聯(lián)后串聯(lián)，其數(shù)學(xué)模型如下。

(2)

式中：RU為改進(jìn)的配電拓?fù)淇煽啃?；Rj為第j個(gè)關(guān)鍵通道可靠性；Ri為第i個(gè)通道可靠性；Radd為增加的輸入端開關(guān)可靠性；m為關(guān)鍵配電通道個(gè)數(shù)。

比較2個(gè)硬件可靠性模型，在改進(jìn)拓?fù)渲嘘P(guān)鍵通道的并聯(lián)提高了可靠性。開關(guān)的增加帶來了一定風(fēng)險(xiǎn)，但可以通過選擇高可靠性的開關(guān)及開關(guān)并聯(lián)降低，這樣既實(shí)現(xiàn)了可維修性設(shè)計(jì)，又提高了整個(gè)配電系統(tǒng)的可靠性。

本文提出的配電系統(tǒng)可維修性設(shè)計(jì)，已在載人航天器中得到了部分試驗(yàn)驗(yàn)證，并取得了初步成果。該載人航天器為多級配電系統(tǒng)，在軌飛行期間共進(jìn)行了2項(xiàng)與配電系統(tǒng)維修性設(shè)計(jì)相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證。一項(xiàng)是對第3級配電器開展在軌維修的試驗(yàn)驗(yàn)證，該臺配電器上游設(shè)備設(shè)置了繼電器開關(guān)，自身的供電輸出端也設(shè)置了繼電器開關(guān)，為下游2臺試驗(yàn)性質(zhì)的負(fù)載供電。維修前開展了供電檢查，自身的工作狀態(tài)可通過遙測參數(shù)獲得，之后將上下游繼電器斷開實(shí)施維修更換，維修完畢后加電檢查，結(jié)果正常。另一項(xiàng)是對第2級配電器開展故障隔離的試驗(yàn)驗(yàn)證。因該配電器涉及關(guān)鍵負(fù)載熱控控制單元，因此首先對關(guān)鍵負(fù)載進(jìn)行供電切換，由另一臺配電器為其供電，通過遙測確認(rèn)了供電切換正常；隨后將該臺故障配電器的供電通道繼電器全部斷開，保證下游負(fù)載均已斷電，驗(yàn)證了為關(guān)鍵負(fù)載供電的配電器故障隔離的可行性。由于該2級配電器的上級配電器輸出端未設(shè)置開關(guān)，因此無法在軌維修，這也從側(cè)面反映了上級配電器輸出開關(guān)設(shè)置的必要性。

4 結(jié)束語

本文以載人航天器配電系統(tǒng)的一個(gè)基本單元為例，從在軌維修的角度出發(fā)，對配電系統(tǒng)基本單元中的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，提出了實(shí)現(xiàn)在軌維修的改進(jìn)拓?fù)?，并對其工作模式進(jìn)行分析。本文提出的維修性設(shè)計(jì)方法，能夠從系統(tǒng)工程的角度對載人航天器系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，按設(shè)計(jì)要點(diǎn)提前規(guī)劃平臺資源使用情況，從而實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)維修性與平臺資源使用之間的平衡。本文對載人航天器配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在軌維修的必要性和可行性進(jìn)行了初步分析，并提出了載人航天器配電系統(tǒng)可維修性設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方法也可推廣應(yīng)用到其他航天器配電系統(tǒng)在軌維修設(shè)計(jì)中。