GB/T 42046-2022 载人航天器载荷运输要求

　　ICS 49 . 020 CCS V 7 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 42046—2022

　　载人航天器载荷运输要求

　　payloadtransportationrequirementsformannedspacecraft

　　2022-10-12 发布 2022-10-12 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 42046—2022

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 载荷运输环境条件 1

　　4 . 1 上下行运输力学环境 1

　　4 . 2 运输过程热环境与舱压 3

　　5 载荷技术要求 4

　　5 . 1 标志 4

　　5 . 2 机械特性 4

　　5 . 3 电气特性 6

　　5 . 4 热特性 7

　　5 . 5 工效学 7

　　5 . 6 洁净度控制 7

　　6 安全性要求 7

　　6 . 1 一般要求 7

　　6 . 2 危险源识别与控制 8

　　6 . 3 安全标志 9

　　6 . 4 安全性评估及验证 9

　　7 载荷运输流程及要求 9

　　7 . 1 载荷运输流程 9

　　7 . 2 载荷交付 9

　　7 . 3 载荷装器 10

　　7 . 4 载荷运输 10

　　7 . 5 载荷回收及交接 10

　　8 文件要求 10

　　8 . 1 载荷方提供的文件 10

　　8 . 2 载人航天器研制方提供的文件 11

　　8 . 3 其他文件 11

　　附录 A(资料性) 载人航天器载荷交接表 12

　　Ⅰ

　　GB/T 42046—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 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。

　　本文件由全国载人航天标准化技术委员会(SAC/TC 570)归口 。

　　本文件起草单位：北京空间飞行器总体设计部、北京空间科技信息研究所、中国航天员科研训练中心、中国科学院空间应用工程与技术中心。

　　本文件主要起草人：彭华康、贾世锦、王冉、张福生、尹玉梅、郭娟、田恩杰、程伟、范永亮、陶新、任亮、张杰。

　　Ⅲ

　　GB/T 42046—2022

　　载人航天器载荷运输要求

　　1 范围

　　本文件规定了载荷随载人航天器地面运输及上下行运输的环境条件、载荷技术要求、安全性要求、载荷运输流程及文件要求。

　　本文件适用于空间站任务阶段，载荷装器后随载人航天器地面运输及上下行运输(以下简称“载荷运输”)工作的载荷设计、运输实施和过程管理。

　　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)适用于本文件。

　　GB 19489—2008 实验室 生物安全通用要求

　　GB/T 29083—2012 航天器易燃、易爆、有毒物品及放射源的安全性要求

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　载荷 payload

　　通过载人航天器上行或下行运输、用于完成用户指定任务或功能的仪器设备、样品等物资。

　　4 载荷运输环境条件

　　4 . 1 上下行运输力学环境

　　4 . 1 . 1 正弦振动环境

　　载荷安装面的正弦振动环境见表 1 和表 2 。

　　表 1 密封舱内载荷安装面正弦振动环境(非舱壁)

　　方向

　　频率Hz

　　振幅或加速度

　　各向

　　4~<10

　　14 . 7 mm

　　10~<17

　　3 . 6 g

　　17~<60

　　8 g

　　60~100

　　3 . 8 g

　　1

　　GB/T 42046—2022

　　表 2 舱壁(包括内壁、外壁)载荷安装面正弦振动环境

　　方向

　　频率

　　Hz

　　振幅或加速度

　　各向

　　4~<10

　　14 . 7 mm

　　10~<17

　　3 . 6 g

　　17~<75

　　9 g

　　75~100

　　5 . 6 g

　　4 . 1 . 2 随机振动

　　载荷安装面的随机振动环境见表 3 和表 4 。

　　表 3 密封舱内载荷安装面随机振动环境条件(非舱壁)

　　方向

　　频率

　　Hz

　　功率谱密度

　　总均方根

　　各向

　　10~<50

　　3 dB/ oct

　　6 . 11 g

　　50~<300

　　0.1 g2 /Hz

　　300~2 000

　　- 12 dB/ oct

　　表 4 舱壁(包括内壁、外壁)载荷安装面随机振动环境

　　方向

　　频率

　　Hz

　　功率谱密度

　　总均方根

　　各向

　　10~<250

　　6 dB/ oct

　　7 . 86 g

　　250~<800

　　0.064 g2 /Hz

　　800~2 000

　　- 9 dB/ oct

　　4 . 1 . 3 冲击环境

　　上行载荷安装面冲击环境见表 5 和表 6 。下行载荷安装面冲击环境见表 7 。

　　表 5 密封舱内载荷安装面冲击环境(非舱壁)

　　方向

　　频率

　　Hz

　　响应加速度

　　各向

　　100~<500

　　6 dB/ oct

　　500~3 000

　　250 g

　　2

　　GB/T 42046—2022

　　表 6 舱壁(包括内壁、外壁)载荷安装面冲击环境

　　方向

　　频率

　　Hz

　　响应加速度

　　各向

　　100~<500

　　6 dB/ oct

　　500~3 000

　　500 g

　　表 7 下行载荷安装面冲击环境

　　方向

　　频率

　　Hz

　　响应加速度

　　各向

　　100~<700

　　8 dB/ oct

　　700~3 000

　　750 g

　　4 . 1 . 4 加速度环境

　　载荷在飞行过程中加速度环境见表 8 。

　　表 8 加速度环境条件

　　项 目

　　参数值

　　备注

　　沿轴向(飞行方向)加速度

　　6 . 5 g

　　—

　　沿横向加速度

　　2 g

　　两个互相垂直的方向

　　加载速率

　　≤0.5 g/s

　　—

　　4 . 2 运输过程热环境与舱压

　　4 . 2 . 1 载人航天器非密封舱或密封舱外壁温度为- 50 ℃ ~50 ℃ ,舱外压力为 0 kPa~103 kPa。

　　4 . 2 . 2 载人航天器密封舱内环境如下：

　　a) 舱壁温度：-5 ℃ ~45 ℃ ;

　　b) 空气温度：0 ℃ ~40 ℃ ,标称温度 17 ℃ ~25 ℃ ;

　　c) 空气相对湿度：不大于 90% ;

　　d) 风速：0 m/s~0.5 m/s;

　　e) 气压：正常情况下为 1 个标准大气压，压力范围为 81 kPa~105 kPa(部分时段可为 70 kPa~ 123 kPa),在轨出现密封舱失压故障存在 0 个大气压的情况。 密封舱检漏时压力为 2 个大气压。

　　f) 气体成分：舱内为空气，氧分压范围为 18 . 6 kPa~26 . 0 kPa,氧浓度不大于 30%,二氧化碳分压不大于 2.0 kPa。

　　4 . 2 . 3 载人航天器地面大气洁净度：100 000 级 。

　　4 . 2 . 4 对于有保温、冷藏等特殊热环境需求的，可单独进行协调确定。

　　3

　　GB/T 42046—2022

　　5 载荷技术要求

　　5 . 1 标志

　　5 . 1 . 1 一般要求

　　5 . 1 . 1 . 1 载荷方应制作载荷标志，并在载荷表面明显位置固定，标志应清晰、醒 目 、不易脱落，便于 目视辨识。

　　5 . 1 . 1 . 2 载荷应根据载人航天工程要求设置标志识别码和条形码(一般采用二维码形式)。

　　5 . 1 . 2 载荷名称

　　5 . 1 . 2 . 1 载荷名称由载荷方根据载人航天工程相关要求制定，不超过 10 个汉字或字符(不区分全、半角)，且尽量短。

　　5 . 1 . 2 . 2 载荷名称应体现载荷的主要功能或上下行运输目的。

　　5 . 1 . 3 载荷代号

　　载荷代号由载荷方根据载人航天工程相关要求制定，不超过 10 个汉字或字符(不区分全、半角)，且尽量短。

　　5 . 2 机械特性

　　5 . 2 . 1 质量和外形尺寸

　　5 . 2 . 1 . 1 一般要求

　　一般要求如下。

　　a) 载荷外形和尺寸设计应方便装载，外包络一般设计为长方体等规则形状。

　　b ) 载荷质量包括载荷自带的管路、电缆、安装支架及紧固件等质量，载荷质量允许偏差见表 9 。

　　c) 载荷的标称质心偏差不大于 2 mm。

　　d) 质量大于 5 kg 的载荷：

　　1) 应提供质心位置实测值，质心位置计算值与实测值的偏差不大于 2 mm, 测量精度优于

　　0 . 5 mm ;

　　2) 有运动部件的载荷应提供压紧状态下的质心测量数据以及展开等典型构型状态下的质心测量或分析数据，测量精度优于 0 . 5 mm;

　　3) 提供实测惯量矩，惯量矩计算值与实测值的偏差不大于 10%,测量精度优于 2%。

　　e) 质量不大于 5 kg 的载荷，原则上提供惯量矩的计算值或实测值，惯量矩计算值与实测值的偏差应不大于 10%,测量精度优于 2%。

　　表 9 载荷质量允许偏差

　　单位为千克

　　序号

　　载荷质量(m)

　　允许偏差

　　1

　　m≤1

　　±0 . 01

　　2

　　1

　　±1 . 0%m

　　3

　　10

　　±0 . 1

　　4

　　m>20

　　±0 . 5%m

　　4

　　GB/T 42046—2022

　　5 . 2 . 1 . 2 上行载荷

　　5 . 2 . 1 . 2 . 1 上行包类载荷

　　上行包类载荷的质量和外形尺寸要求如下：

　　a) 货运飞船上行包类载荷的外形尺寸、质量应不超出表 10 中规定的货包的装载能力;

　　b) 载人飞船上行包类载荷的最长边尺寸应不大于 260 mm,且最长边与次长边之和不大于 430 mm,质量一般不大于 3 kg。

　　表 10 货运飞船标准货包规格

　　序号

　　货包规格

　　外形尺寸

　　标称有效容积

　　L

　　最大装载能力kg

　　1

　　方形货包 1

　　包内可装载最大尺寸 344 mm×269 mm×454 mm

　　38~42

　　20

　　2

　　方形货包 2

　　包内可装载最大尺寸 344 mm×554 mm×454 mm

　　79~86

　　40

　　3

　　方形货包 3

　　包内可装载最大尺寸 704 mm×554 mm×454 mm

　　163~177

　　80

　　4

　　方形货包 4

　　包内可装载最大尺寸 439 mm×454 mm×534 mm

　　98~106

　　80

　　5

　　方形货包 5

　　包内可装载最大尺寸 344 mm×284 mm×844 mm

　　75~82

　　35

　　6

　　方形货包 6

　　包内可装载最大尺寸 494 mm×284 mm×844 mm

　　107~118

　　35

　　7

　　梯形货包

　　外形尺寸如图 1 所示

　　各面最大壁厚 10 mm

　　50~59

　　25

　　8

　　楔形货包

　　外形尺寸如图 2 所示

　　各面最大壁厚 10 mm

　　51~62

　　35

　　单位为毫米 单位为毫米

　　图 1 梯形货包 图 2 楔形货包

　　5 . 2 . 1 . 2 . 2 上行非包类载荷

　　上行非包类载荷的质量和外形尺寸要求如下。

　　a) 载人飞船非包类载荷的质量宜不大于 5 kg;垂直于安装面方向为最大尺寸方向，单方向包络尺

　　5

　　GB/T 42046—2022

　　寸不超过 300 mm,任意两个方向的包络尺寸之和不大于 500 mm。若载荷上有电连接器，所有电连接器应设计在设备同一面，且优先设计在载荷上表面。

　　b) 货运飞船非包类载荷质量和外形尺寸规格如下。

　　1) 货架仪器板安装的载荷最大外形尺寸为 500 mm×650 mm×700 mm(货物舱轴向)，最大质量为 50 kg。

　　2) 舱体 Ⅰ /Ⅲ象限装货适配板可装载的载荷最大外形尺寸为 288 mm× 228 mm× 788 mm (货物舱轴向);舱体 Ⅱ/Ⅳ象限装货适配板可装载的载荷最大外形尺寸为 438 mm × 228 mm×788 mm(货物舱轴向)，最大质量为 30 kg。

　　3) 载荷安装平台可装载的载荷最大外形尺寸为 460 mm×460 mm×300 mm(设备高度)，最大质量为 20 kg。

　　4) 采用非密封环境(舱外)运输的载荷最大外形尺寸为 2 400 mm× 1 800 mm× 1 100 mm (货物舱轴向)，最大质量为 2 000 kg。

　　5 . 2 . 1 . 3 下行载荷

　　下行载荷安装在载人飞船返回舱内，载荷质量和外形尺寸要求如下：

　　a) 下行载荷应设计为包类，且单件载荷质量宜不大于 6 kg;

　　b) 下行载荷最长边尺寸宜不大于 240 mm,最长边与次长边之和宜不大于 420 mm,且至少有 一个边尺寸不大于 120 mm。

　　5 . 2 . 2 安装方式

　　包类载荷一般采用束缚带捆绑或物品袋收纳的安装方式，非包类载荷一般采用螺钉连接的安装方式。

　　5 . 2 . 3 安装接口

　　安装接口要求如下：

　　a) 包类载荷外表面应平整，装船后其表面材料不应产生任何多余物;

　　b) 非包类载荷应将其一个端面设计为安装面，且安装面的平面度应不低于 0 . 1 mm/(100 mm× 100 mm),安装面的粗糙度优于 3.2 μm;

　　c) 质量大于 20 kg 的载荷应设置吊装点。

　　5 . 2 . 4 强度和刚度

　　强度和刚度要求如下。

　　a) 包类载荷应具有足够的强度，确保在束缚带绑扎固定后，软包表面不被破坏，包内部物品不受损。

　　b) 非包类载荷应具有足够的强度和刚度，其固有频率应大于 100 Hz,确保其在经受地面环境试验、地面操作和飞行载荷作用时不发生破坏(包括断裂、断开、屈曲、坍塌等)，不产生不期望的弹、塑性变形;确保在 5 . 2 . 2 规定的安装方式下，载荷能承受安装方式引起的应力和应变。

　　c) 载荷在飞行过程中应能够承受 0 kPa~105 kPa密封舱的压力环境。

　　d) 对载人航天器刚度有较大影响的载荷，应提供载荷有限元模型。

　　5 . 3 电气特性

　　5 . 3 . 1 供电

　　载人航天器在运输过程中原则上不对载荷进行供电。 特殊情况需载人航天器进行供电时，载人航

　　6

　　GB/T 42046—2022

　　天器可为载荷提供 100 V供电接口(工作电压波动范围 90 V~110 V)和 28 V供电接口(工作电压波动范围 23 V~32 V),并通过指令为载荷提供整体的加断电控制。 载荷在接受载人航天器供电时，应满足以下要求。

　　a) 避开载人航天器交会对接等功耗较大的飞行阶段。

　　b ) 载荷峰值功耗应不大于稳态功耗的两倍，24 h 内累计的峰值功耗持续时间不超过 30 min。

　　c) 采取熔断器短路保护措施，并保证当内部短路时，所引起的电压不会加到机壳或屏蔽罩。

　　d) 采取有效措施抑制启动电流浪涌。 使用 100 V供电的载荷最大启动电流不超过最大额定电流的 4 倍或最大不超过 10 A(取较大值);使用 28 V 供电的载荷最大启动电流不超过最大额定电流的 1 . 5 倍或最大不超过 2 A(取较大者)。超过设备最大额定电流的持续时间小于 5 ms,上升斜率小于 10 6 A/ s。

　　e) 载人航天器故障处置时，载荷应根据故障处理需求进行断电。

　　5 . 3 . 2 电磁兼容性

　　有电性能载荷应进行电磁兼容性设计，并保证与载人航天器电磁兼容，电磁兼容性要求如下。

　　a ) 载荷采用面接触的方式与器壳保持良好搭接，搭接阻值应小于 10 mΩ;载荷方应提供载荷电源接地图、载荷信号接地图和载荷接口电路图(含电磁干扰滤波器)，并配合载人航天器开展电磁干扰控制和分析工作。

　　b ) 载荷设备应在产品交付前完成相应的电磁兼容试验，载荷电磁兼容测试应在专业标准实验室进行。 在交付产品时应同时交付完整的电磁兼容测试结果。

　　c) 载荷电磁兼容测试项目及条件应在载荷运输接口控制文件中明确。

　　5 . 4 热特性

　　载荷热特性要求如下：

　　a) 载荷表面温度不应超过 45 ℃ ,且不低于 4 ℃ ,同时与载人航天器进行隔热安装;

　　b ) 载荷表面热流密度应在载荷运输接口控制文件中明确。

　　5 . 5 工效学

　　5 . 5 . 1 载荷方应保证载荷在正常的取放、搬运、翻转、转移和安装等过程中具有良好的操作性。

　　5 . 5 . 2 载人航天器总装和测试过程中，有特殊操作要求的载荷，应进行专项的操作性设计与验证，并通过载人航天器研制方确认可行。

　　5 . 5 . 3 需航天员在轨拆装和转移的载荷应进行工效学设计，并在载荷交付前通过相关方的工效学评价，并有明确的、合格的评价结果书面证明材料。

　　5 . 6 洁净度控制

　　5 . 6 . 1 对于有洁净度控制要求的载荷，在载荷验收时，载荷方应提供相应的防护措施和保护工具。

　　5 . 6 . 2 载人航天器应在上下行运输过程中对载荷进行洁净度控制，确保其不受到额外污染。

　　6 安全性要求