2010-2020年國外航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展研究

李西園 ，尹曉芳 ，尚永紅 ，裴一飛 ，孫玉瑋 ，杜春林 ，劉守文

（1.北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094；2.航天機電產(chǎn)品環(huán)境可靠性試驗技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100094；3.天津市空間環(huán)境模擬技術(shù)企業(yè)重點實驗室，天津 330452）

0 引言

與一般的武器裝備不同，航天器具有研制首件數(shù)量少、長壽命和發(fā)射后不可維修性等特點，充分的地面試驗是航天器入軌后可靠運行的必要保證[1]。一般而言，在不同研制階段對組件、系統(tǒng)進行以力、熱試驗為代表的大量試驗是目前最為有效的方法之一[2]。根據(jù)研制階段、試驗策略的不同，試驗又可以分為研制試驗、鑒定試驗、驗收試驗、準(zhǔn)鑒定試驗和在軌試驗等。其中在初樣、正樣階段進行的鑒定試驗、驗收試驗和準(zhǔn)鑒定試驗是最重要的試驗之一，其目的包括：通過鑒定級環(huán)境應(yīng)力試驗，驗證正樣或初樣產(chǎn)品的設(shè)計與工藝方案是否滿足要求，并具有規(guī)定的設(shè)計余量；通過驗收級或準(zhǔn)鑒定級環(huán)境應(yīng)力試驗，暴露產(chǎn)品由于元器件、材料和制造工藝引入的潛在缺陷，排除產(chǎn)品的早期失效，證明產(chǎn)品具有飛行能力等[3]。各航天組織均根據(jù)已有航天器的特點制定了相應(yīng)的試驗標(biāo)準(zhǔn)。試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了飛行器、分系統(tǒng)和組件在初樣、正樣等階段需要進行的具體試驗項目及要求。近10年來，為了適應(yīng)航天任務(wù)牽引以及航天器制造水平的提升，各航天組織均對航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)進行了修訂，如美國空軍空間和導(dǎo)彈系統(tǒng)中心（SMC）在2014年修訂形成了SMCS-016（2014）《Test Requirements for Launch，Upper-Stage，and Space Vehicle》標(biāo)準(zhǔn)[4-5]；歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)化組織（ECSS）在2020年修訂形成了ECSS-E-ST-10-03C Rev.1 DIR1《Space Engineering-Testing》標(biāo)準(zhǔn)草案[6-7]，并制定了相應(yīng)手冊[8]；日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）在2019年修訂形成了JERG-2-130B《宇宙機一般試験標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)[9-10]；NASA戈達德中心（Goddard）也分別于2013年和2021年更新了GSFCSTD-7000《General Environmental Verification Standard（GEVS）For GSFC Flight Programs and Projects》的A、B版本[11-12]。

航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)對于試驗矩陣、量級等的修訂均代表了各航天組織在驗證、試驗上的新思路、新方法[13]，也體現(xiàn)了各國基礎(chǔ)工業(yè)水平的提升。本文將研究2010-2020年各航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況，對比分析航天器、組件的試驗矩陣的發(fā)展，以典型的力、熱試驗為研究對象，整理不同標(biāo)準(zhǔn)對于不同對象的試驗量級、時間上的修訂，并分析其修訂的具體原因，為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指定和修訂提供參考。

1 試驗標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

1.1 SMC中心標(biāo)準(zhǔn)

早期美國航天器的軍用試驗標(biāo)準(zhǔn)由美國國防部（DoD）負(fù)責(zé)修訂，在1974年，DoD編制并公開發(fā)布了首個航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1540A《Test Requirements for Space Vehicle》，并于1984年發(fā)布了其配套手冊MIL-HDBK-340《Application Guidelines for 1540B》。在隨后的30年間，該標(biāo)準(zhǔn)共經(jīng)歷了A、B、C、D、E（草案）五個大版本，期間受國防部工作思路的變更，對標(biāo)準(zhǔn)、手冊的范疇、內(nèi)容進行了多次調(diào)整。2008年，美國SMC將航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)納入SMC標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)布了SMC-S-016《Test Requirements for Launch，Upper Stage，and Space Vehicle》，隨后NASA在對該標(biāo)準(zhǔn)進行評估后認(rèn)為其可以替代MIL-STD-1540E標(biāo)準(zhǔn)作為航天任務(wù)中的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。2014年，SMC對標(biāo)準(zhǔn)進行了少量修改，發(fā)布了SMCS-016（2014）。我國航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)的編制也參考了多個版本的美國軍用標(biāo)準(zhǔn)[14]。圖1為美國航天器試驗軍用標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況[15]。

圖1 美國航天器試驗軍用標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況Fig.1 Development of U.S military standards for spacecraft test

相對于2008年發(fā)布的SMC-S-016標(biāo)準(zhǔn)，SMCS-016（2014）并無試驗項目的增刪。組件級鑒定、驗收試驗矩陣對比如圖2、圖3所示。其中R為必須進行的試驗，ER為經(jīng)評估后需進行的試驗，-為無需進行的試驗，↓為降低試驗要求（如R調(diào)整為ER，ER調(diào)整為-），↑為提高試驗要求（如ER調(diào)整R，-調(diào)整為ER）。

圖2 組件鑒定試驗矩陣對比Fig.2 Baseline comparison of unit qualification test

圖3 組件驗收試驗矩陣對比Fig.3 Baseline comparison of unit acceptance test

如圖2、圖3所示，SMC-S-016（2014）對于組件級試驗矩陣的調(diào)整非常小。在鑒定級試驗中，試驗矩陣調(diào)整均為R調(diào)整至ER。在驗收級試驗中，R調(diào)整為ER的項目為6項，其余5項是ER調(diào)整為-。對于系統(tǒng)級試驗矩陣，僅有驗收級試驗項目存在調(diào)整，如圖4所示。從圖中可以看出，系統(tǒng)級驗收試驗的兩項調(diào)整均為R調(diào)整到ER，表明SMC-S-016（2014）進一步提高了試驗項目的可選擇性。調(diào)整的原因主要是由于航天型號任務(wù)的復(fù)雜化，地面驗證階段的需求逐漸多樣化，標(biāo)準(zhǔn)傾向于在驗收階段提供更大的靈活性。

圖4 系統(tǒng)級驗收試驗矩陣對比Fig.4 Baseline comparison of system acceptance test

1.2 日本JAXA標(biāo)準(zhǔn)

1979年，日本宇宙開發(fā)事業(yè)集團（National Space Development Agency of Japan，NASDA）參考了Goddard中心標(biāo)準(zhǔn)制定了日本航天器試驗規(guī)范NASDA-ESPC-7《試験共通仕様書（人工衛(wèi)星編）》，后續(xù)經(jīng)過多個版本迭代形成了試驗標(biāo)準(zhǔn)NASDA-STD-15A《衛(wèi)星一般試験標(biāo)準(zhǔn)》[16]。2003年，NASDA并入JAXA后，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)合并入JAXA的JERG標(biāo)準(zhǔn)體系中。JAXA于2012年發(fā)布了JERG-2-130《宇宙機一般試験標(biāo)準(zhǔn)》，并分別于2017年、2019年修訂了A、B版本。該標(biāo)準(zhǔn)的修訂參考了SMC-S-016和ECSSE-ST-10-03C標(biāo)準(zhǔn)。此外，為了對具體試驗方法進行補充，JERG-2-130B標(biāo)準(zhǔn)目前共配有JERG-2-130-HB（01～07）共計7份手冊，覆蓋具體試驗方法、試驗剪裁和詳細(xì)說明等多種類別，圖5為日本航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況[17]。

圖5 日本航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況Fig.5 Development of Japanese spacecraft test standards

其中，JERG-2-130A對試驗矩陣的劃分進行了大量調(diào)整，包括：（1）增加了結(jié)構(gòu)件試驗要求；（2）調(diào)整了試驗的可替代性，如聲試驗和隨機振動可根據(jù)評估選取其中一項，靜載荷、正弦脈沖和加速度試驗可根據(jù)需要選取等。此外，對于試驗矩陣也存在少量的修訂，如圖6、圖7所示

圖6 組件鑒定試驗矩陣對比Fig.6 Baseline comparison of unit qualification test

圖7 組件驗收試驗矩陣對比Fig.7 Baseline comparison of unit acceptance test

對于系統(tǒng)級試驗，JERG-2-130A標(biāo)準(zhǔn)與JERG-2-130完全相同。JERG-2-130B僅對部分細(xì)節(jié)進行微調(diào)，組件、系統(tǒng)試驗矩陣與JERG-2-130A標(biāo)準(zhǔn)完全相同，未進行調(diào)整。

1.3 歐洲ECSS標(biāo)準(zhǔn)

歐洲ECSS標(biāo)準(zhǔn)體系由歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)化組織進行修訂和維護，其中航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)為制定于2002年的 ECSS-E-10-03A《Space Engineering-Testing》，其B版本未公開發(fā)布，現(xiàn)行版本為2012年發(fā)布的ECSS-E-ST-10-03C。2020年10月，ECSS公開了其最新版草案ECSS-E-ST-10-03C Rev.1 DIR1，并發(fā)布了其配套手冊草案ECSS-E-HB-10-03A DIR1《Space Engineering-Testing Guidelines》，圖 8為歐洲航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況。

圖8 歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展Fig.8 Development of ECSS standards for spacecraft test

由于ECSS-E-10-03A至ECSS-E-ST-10-03C的試驗矩陣調(diào)整較大，試驗項目存在多項分拆、合并和增加等調(diào)整，因此僅統(tǒng)計其中主要試驗項目的試驗矩陣調(diào)整。表1、表2分別為ECSS-E-ST-10-03C鑒定、驗收試驗矩陣調(diào)整表格，其中試驗項目1～12分別為電工電子組件、天線、蓄電池、閥門、流體或推進組件、壓力容器、推力器、熱學(xué)組件、光學(xué)組件、結(jié)構(gòu)件、太陽電池陣和太陽電池板?！?↓↓”表示由R調(diào)整為-，“R↑↑”表示由-調(diào)整為R，其中灰色項為量級存在修訂的試驗項目。

表1 組件鑒定試驗矩陣對比Tab.1 Baseline comparison of unit qualification test

表2 組件驗收試驗矩陣對比Tab.2 Baseline comparison of unit acceptance test

其中調(diào)整項目的統(tǒng)計如圖9、圖10所示。如圖可見，ECSS-E-ST-10-03C標(biāo)準(zhǔn)在試驗矩陣上存在大量調(diào)整，其中鑒定級試驗提高和降低試驗要求各占總調(diào)整的50%左右。驗收級試驗的調(diào)整主要為降低試驗要求，增加了標(biāo)準(zhǔn)的可選擇性，與SMC-S-016標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整趨勢相同。此外，標(biāo)準(zhǔn)中還增加了靜載荷、微振動、PIM和二次電子效應(yīng)（微放電）等試驗項目。同時，ECSS標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)級試驗矩陣也進行了大量調(diào)整，主要試驗項目對比如表3所列，其中QT、PFT、AT分別為鑒定試驗、準(zhǔn)鑒定試驗和驗收試驗。

圖9 組件鑒定試驗矩陣調(diào)整統(tǒng)計Fig.9 Baseline adjustment statistics of unit qualification test

圖10 組件驗收試驗矩陣調(diào)整統(tǒng)計Fig.10 Baseline adjustment statistics of unit acceptance test

表3 系統(tǒng)級試驗矩陣對比Tab.3 Baseline comparison of system test

如圖中所見，ECSS標(biāo)準(zhǔn)在系統(tǒng)級試驗中存在大量調(diào)整，其中80%以上的調(diào)整項目為R調(diào)整至ER，增加了標(biāo)準(zhǔn)的可選擇性。在此基礎(chǔ)上，2020年更新的ECSS-E-ST-10-03C Rev.1 DIR1標(biāo)準(zhǔn)草案對部分試驗的名稱和范疇進行了修改，如將Thermal ambient（熱循環(huán)試驗）修訂為Thermal ambient at mission pressure（任務(wù)壓力下的熱循環(huán)試驗），并指出，對于金星、火星等大氣層內(nèi)的著陸任務(wù)，除熱真空試驗外，也應(yīng)當(dāng)在相應(yīng)氣壓下進行試驗。對于試驗矩陣的調(diào)整，主要集中于新環(huán)境、新試驗方法上，如微振動環(huán)境（Micro-vibration generated environment）、微振動產(chǎn)生（Micro-vibration emission）、微振動敏感性（Micro-vibration susceptibility）和正弦沖擊（Sine Burst）試驗上。表4為組件驗收級試驗矩陣對比（鑒定級試驗矩陣無調(diào)整），其中，試驗項目1～12分別為電工電子組件、天線、蓄電池、閥門、流體或推進設(shè)備、壓力容器、推力器、熱學(xué)組件、光學(xué)組件、機械活動組件、太陽電池陣和太陽電池板。

表4 組件級驗收試驗矩陣對比Tab.4 Baseline comparison of unit acceptance test

表5為系統(tǒng)級試驗對比。如表中所見，該標(biāo)準(zhǔn)草案主要修訂均為調(diào)整至ER，針對新的環(huán)境（微振動）提出了更多的可選擇項。

表5 系統(tǒng)級試驗矩陣對比Tab.5 Baseline comparison of system test

2 對標(biāo)研究

2.1 試驗矩陣

試驗要求類標(biāo)準(zhǔn)往往形成一套通用的試驗矩陣。試驗矩陣包含了組件、分系統(tǒng)和系統(tǒng)在鑒定、驗收階段的試驗項目[18]。由于各個標(biāo)準(zhǔn)對于部分試驗、組件的劃分存在差異，且還存在一些特殊試驗相關(guān)規(guī)定，因此試驗矩陣的對標(biāo)主要針對以振動、熱真空為代表的主要試驗類型，以及系統(tǒng)級大型試驗，表 6、表 7為 SMC-S-016（2014）、ECSS-E-ST-10-03C、JERG-2-130B標(biāo)準(zhǔn)的組件級試驗矩陣對比，其中灰色項目為各個標(biāo)準(zhǔn)間存在差異的項目。

表6 組件級鑒定試驗矩陣對比Tab.6 Baseline comparison of unit qualification test

表7 組件級驗收試驗矩陣對比Tab.7 Baseline comparison of unit qualification test

如表中所見，三個標(biāo)準(zhǔn)對組件級試驗的要求存在較大的差異，其中原因包括：（1）各個標(biāo)準(zhǔn)中，替代試驗的表示方式不同（如SMC-S-016標(biāo)準(zhǔn)中，可根據(jù)產(chǎn)品特性選擇聲或振動試驗）；（2）各個標(biāo)準(zhǔn)制定的理念存在一定差異，有的更傾向于給出必要的試驗作為不同組織間合作的基礎(chǔ)，有的傾向于給出多種試驗可選項作為單一組織內(nèi)的參考；（3）各個航天組織對于不同單機設(shè)備研制具有不同的特點，在試驗中需要考慮不同的試驗以充分暴露產(chǎn)品缺陷。

同時，試驗有效性研究在支持標(biāo)準(zhǔn)修訂方面也起著直接作用。各個航天組織均基于現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)，以統(tǒng)計學(xué)方法評估了不同試驗對于不同對象的有效性，以此為基礎(chǔ)對試驗矩陣進行了調(diào)整[19]。具體包括：SMC-S-016/MIL-STD-1540標(biāo)準(zhǔn)對于試驗矩陣、量級和時間的修訂往往依據(jù)Aerospace公司對大量型號試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計[20-22]；ECSS基于自有的試驗數(shù)據(jù)分析平臺MATED對歷史試驗數(shù)據(jù)進行分析，用于更新和維護ECSS試驗標(biāo)準(zhǔn)[23]；JAXA在美國、歐洲試驗有效性研究的基礎(chǔ)上，發(fā)展了試驗有效性分析方法[24]，基于現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，對試驗量級、時間和試驗順序等參數(shù)進行了分析[25]；日本九州大學(xué)等機構(gòu)還基于蒙特卡洛仿真方法建立了微納衛(wèi)星可靠性增長試驗?zāi)Ｐ停糜趯ξ⒓{衛(wèi)星的鑒定、驗收試驗量級進行剪裁[26-27]。

圖11、圖12為組件級鑒定、驗收試驗的試驗矩陣統(tǒng)計。

圖11 組件鑒定試驗矩陣對比Fig.11 Baseline comparison of unit qualification test

圖12 組件驗收試驗矩陣對比Fig.12 Baseline comparison of unit qualification test

如圖11～12所見，SMC-S-016（2014）標(biāo)準(zhǔn)在組件鑒定、驗收階段的R項比例均高于JERG-2-130B和ECSS-E-ST-10-03C標(biāo)準(zhǔn)，而-項目則明顯少于二者，這可能與該標(biāo)準(zhǔn)作為軍用標(biāo)準(zhǔn)的定位有關(guān)，主要給出了一般軍用航天器在研制階段的試驗項目要求，不需要考慮其他航天器的試驗需求，所以在標(biāo)準(zhǔn)中很少提及實施較少的試驗項目，而JERG-2-130B、ECSS-E-ST-10-03C標(biāo)準(zhǔn)涉及的試驗項目則較為繁多，因此存在較多的-項。此外ECSS-E-ST-10-03C在鑒定、驗收階段的ER、-項比例存在一定差異，主要原因是該標(biāo)準(zhǔn)傾向于在鑒定試驗階段提供更多的可選項目，而在驗收階段簡化了相應(yīng)試驗項目。

表8為系統(tǒng)級試驗矩陣的對比。對于系統(tǒng)級試驗而言，三個標(biāo)準(zhǔn)的差異相對較小，其中SMC-S-016（2014）有更嚴(yán)格的要求，ECSS標(biāo)準(zhǔn)提供了更多的選擇，其中灰色項為不同標(biāo)準(zhǔn)間的差異項。

表8 系統(tǒng)級試驗矩陣對比Tab.8 Baseline comparison of system test

2.2 試驗量級與時間

試驗量級即標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗環(huán)境條件[28]。表9為SMC-S-016（2014）、JERG-2-130B、ECSSE-ST-10-03C標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的組件級鑒定、準(zhǔn)鑒定、驗收試驗的量級與時間[29]。其中MPE為最高預(yù)示環(huán)境（Maximum Predicted Environment），一般以統(tǒng)計預(yù)示譜值為依據(jù)，選擇P95/50值作為最高預(yù)示環(huán)境（即每20次飛行中出現(xiàn)超過該環(huán)境值一次的概率是50%）。MPT為最高和最低預(yù)示溫度，即產(chǎn)品在工作壽命期內(nèi)所有在軌工作模式下可能經(jīng)受的最高、最低溫度，分別為最高（最低）模型預(yù)示溫度加（減）熱不確定余量，灰色項為不同標(biāo)準(zhǔn)間的差異項。

表9 組件及系統(tǒng)級試驗量級與時間對比Tab.9 Level and duration comparison of unit and system test

由表9所見，在組件級試驗上，歐洲ECSS-EST-10-03C標(biāo)準(zhǔn)與日本JERG-2-130B具有接近的試驗量級與時間要求，美國SMC-S-016（2014）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗量級與時間則明顯高于二者。為了對試驗的量級進行直觀的比較，以熱試驗為典型對象，采取低周疲勞等效方式對試件的總環(huán)境應(yīng)力篩選作用進行等效。目前在標(biāo)準(zhǔn)中，往往采用式（1）進行等效，或?qū)υ囼灄l件進行裁剪[30]：

式中：ΔT為溫度范圍，K，參照SMC-S-016（2014）標(biāo)準(zhǔn)將最高、最低預(yù)示溫度（即MPT）范圍選擇為358 K；N為循環(huán)數(shù)（次）。繪制三個標(biāo)準(zhǔn)中的鑒定、準(zhǔn)鑒定、驗收試驗NΔT1.4值如圖13所示，繪制不同標(biāo)準(zhǔn)的NΔT1.4值對比如圖14所示。

如圖 13所示，SMC-S-016（2014）標(biāo)準(zhǔn)在鑒定、準(zhǔn)鑒定、驗收試驗上的NΔT1.4值均明顯高于ECSSE-ST-10-03C與JERG-2-130B標(biāo)準(zhǔn)，即組件在試驗中經(jīng)歷了更高等級的環(huán)境應(yīng)力篩選。其主要原因在于SMC-S-016（2014）作為美國空軍軍用標(biāo)準(zhǔn)，傾向于對高價值軍用衛(wèi)星進行充分的驗證，而ECSSE-ST-10-03C和JERG-2-130B標(biāo)準(zhǔn)作為ESA和JAXA的通用試驗標(biāo)準(zhǔn)，兼顧了一般航天器的驗證需求。對于NASA的一般公開航天器而言，在試驗中選擇具體參數(shù)仍有一定的靈活性，如文獻[31-32]中給出了星座計劃中組件熱真空試驗要求，鑒定、驗收試驗循環(huán)數(shù)分別為8次、4次；文獻[33-34]給出了國際空間站項目中的組件熱真空試驗要求，鑒定、驗收試驗最低循環(huán)數(shù)分別為24次、3次；文獻[35]指出GSFC-STD-7000標(biāo)準(zhǔn)已成為NASA內(nèi)部重要的參考系統(tǒng)級航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)之一，要求組件級、系統(tǒng)級的最低循環(huán)數(shù)分別為8次、3次；文獻[36]作為NASA內(nèi)部的試驗標(biāo)準(zhǔn)，僅規(guī)定循環(huán)數(shù)由各個載荷研制組織按照驗證策略確定，未給出數(shù)值參考。這說明NASA在非軍用航天器的試驗中，試驗的循環(huán)數(shù)選取具有一定的靈活性，總體來看與ESA/JAXA標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)。此外，ECSS-E-ST-10-03C在鑒定級試驗上與JERG-2-130B相當(dāng)，但準(zhǔn)鑒定、驗收級試驗的要求相對較低。

圖13 組件試驗NΔT1.4值對比Fig.13 Comparison of unit testNΔT1.4Value

圖14進一步驗證了美國軍用標(biāo)準(zhǔn)中環(huán)境應(yīng)力篩選量級較高的結(jié)論。在鑒定、準(zhǔn)鑒定、驗收試驗中，以MIL-STD-1540和SMC-S-016為代表的軍用標(biāo)準(zhǔn)的NΔT1.4值均顯著高于ECSS-E-ST-10-03C與JERG-2-130B標(biāo)準(zhǔn)，其中MIL-STD-1540C標(biāo)準(zhǔn)的鑒定級試驗要求為ΔT=398 K，N=78.5，遠遠超過其他試驗標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時，如表9所示，SMC-S-016（2014）標(biāo)準(zhǔn)在系統(tǒng)級鑒定試驗上具有高于ESA/JAXA標(biāo)準(zhǔn)的試驗量級與時間要求，在準(zhǔn)鑒定、驗收試驗上具有較為接近的試驗量級與時間要求。

圖14 不同標(biāo)準(zhǔn)中組件試驗NΔT1.4值Fig.14NΔT1.4value of unit test in different standards

綜上所述，由于試驗對象的特性不同，國外軍用航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)傾向于以更高要求的試驗量級與時間，篩除高價值主要軍用航天器的早期缺陷，而通用航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)則需要兼顧時間、經(jīng)費等問題，在可靠性和成本之間進行取舍。因此NASA在型號開展過程中，除參考軍用航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)外[37]，也編制了多項組織標(biāo)準(zhǔn)、型號標(biāo)準(zhǔn)，分別滿足不同航天器的驗證需求。相應(yīng)的發(fā)展策略為我國航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展提供了參考。

3 總結(jié)

隨著基礎(chǔ)工業(yè)水平的提高和航天型號的牽引，在2010-2020年間，各大航天組織均對編制的航天器試驗標(biāo)準(zhǔn)進行了修訂。本文以美國SMC-S-016（2014）標(biāo)準(zhǔn)、歐洲ECSS-E-ST-10-03C標(biāo)準(zhǔn)和日本JERG-2-130B標(biāo)準(zhǔn)為研究對象，研究了標(biāo)準(zhǔn)在近些年的修訂情況，梳理了標(biāo)準(zhǔn)在試驗矩陣上的調(diào)整情況，對比分析各標(biāo)準(zhǔn)在試驗量級上的異同，得到了如下結(jié)論：

（1）在試驗矩陣的修訂方面，SMC-S-016、JERG-2-130B和ECSS-E-ST-10-03C均進行了一定的調(diào)整。SMC-S-016（2014）標(biāo)準(zhǔn)主要對傳統(tǒng)試驗項目的試驗矩陣進行了少量調(diào)整，絕大部分調(diào)整項為更改至ER，提高了標(biāo)準(zhǔn)的可選擇性；JERG-2-130標(biāo)準(zhǔn)A版本對組件級試驗矩陣進行了微量調(diào)整，并參照SMC-S-016標(biāo)準(zhǔn)增加了多項試驗的可替代性選項，B版本未進行試驗矩陣調(diào)整；ECSS-E-ST-10-03C標(biāo)準(zhǔn)對試驗矩陣進行了大量調(diào)整，增加了多種新型試驗項目，提高了驗收試驗的可選擇性，ECSSE-ST-10-03C Rev.1 DIR1草案主要調(diào)整新型試驗項目的試驗矩陣，不涉及傳統(tǒng)試驗項目。

（2）在試驗矩陣方面，SMC-S-016（2014）、JERG-2-130B和ECSS-E-ST-10-03C在系統(tǒng)級試驗矩陣上差異很小，在組件級試驗矩陣上差異較大。在試驗量級和時間方面，JERG-2-130B、ECSSE-ST-10-03C基本相同，SMC-S-016（2014）顯著高于二者。總體而言，與提供更多選擇項的通用試驗標(biāo)準(zhǔn)不同，定位為軍用標(biāo)準(zhǔn)的SMC-S-016（2014）對試驗矩陣、試驗量級、時間上有更嚴(yán)格的要求。

（3）隨著航天任務(wù)的多樣化，單個試驗要求類標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)難以兼顧不同類型航天器的驗證需求。對于未來試驗標(biāo)準(zhǔn)中試驗量級、時間的修訂，應(yīng)考慮具體對象的需求。軍用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮以較高量級的環(huán)境應(yīng)力篩選作用來盡可能篩除高價值軍用航天器的早期缺陷，而通用試驗標(biāo)準(zhǔn)為不同種類的航天器驗證提供最低限度要求及多種可選擇項。

（4）隨著航天器發(fā)射數(shù)量的增加，各個航天組織均有一定量的試驗數(shù)據(jù)積累，在現(xiàn)有試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過統(tǒng)計學(xué)、蒙特卡洛仿真等手段進行試驗有效性分析，可為試驗標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂提供直觀的數(shù)據(jù)支撐。