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第八章

第八章. 個案探討 –– 太空系統工程. 目錄. 8.0 前言 8.1 系統任務需求 8.2 太空系統工程 8.3 太空環境 8.4 太空力學 8.5 發射系統及太空船推進系統 8.6 其他待考慮之工程系統 8.7 系統確認及價值說明. 目錄. 8.8 完成一個工程系統面之工作兩大要素 8.9 太空系統之生命週期 8.10 太空系統工程程序 8.11 工程審查 8.12 工程審查之內容 8.13 廣義之工程審查內容 8.14 總結. 8.0 　前言.

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第八章

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Presentation Transcript

  1. 第八章 個案探討––太空系統工程

  2. 目錄 • 8.0 前言 • 8.1 系統任務需求 • 8.2 太空系統工程 • 8.3 太空環境 • 8.4 太空力學 • 8.5 發射系統及太空船推進系統 • 8.6 其他待考慮之工程系統 • 8.7 系統確認及價值說明 第8章 個案研討––太空系統工程

  3. 目錄 • 8.8 完成一個工程系統面之工作兩大要素 • 8.9 太空系統之生命週期 • 8.10 太空系統工程程序 • 8.11 工程審查 • 8.12 工程審查之內容 • 8.13 廣義之工程審查內容 • 8.14 總結 第8章 個案研討––太空系統工程

  4. 8.0　前言 • 太空系統之研發，一開始，有其一定之客戶需求，而產品之獲得則佔有一定之份量，其間，技術能力是快速改變與新技術之突破是一個因素。而其中發射系統之成本就大大影響載具成本，以及一旦太空船升空後之維修費用，也不似其他產業。 第8章 個案研討––太空系統工程

  5. 8.1　系統任務需求 • 一般太空船之任務就是把太空裝備或是人員送到一定之太空，以便執行在地球上無法執行之任務。 • 從系統工程眼光來看，由一個單位整合、了解則此費用所花之量也不會如此高額，若請其他國家代為發射，則發射載具的代價就要「另行」計算了。 第8章 個案研討––太空系統工程

  6. 8.2　太空系統工程 • 太空系統工程，是為了要滿足客戶或其金主之太空系統需求，發展之步驟其目的是要完成系統規格，同時此一規格可以再配當得到適當之次系統規格，而次系統規格可以依此做出完成硬體測試，可以製造同時，或設計出次系統硬體。 第8章 個案研討––太空系統工程

  7. 8.3　太空環境 • 一個系統要在太空中不同的環境下操作及存活，它所面臨之環境必須納入系統設計之中。 • 重力場對主要軌道有決定性之影響，在相關之姿態控制系統中特別要考量磁場之干擾。 • 高能輻射 (High Energy Radiation) 第8章 個案研討––太空系統工程

  8. 8.4　太空力學 • 系統工程中談及的太空力學 (Astrodynamics)，在工程方面是為了選擇適當的任務軌道 (Mission Trajectory)，就繞地球之軌道衛星而言，下列幾項參數十分重要 (TPM)： • 負載 (Payload)、質量 (Mass)。 • 所「看」到的之地球涵蓋面積：從衛星走何種軌道，其下所「看」到之「土地」面積。 • 精確之衛星軌道。 • 精確之衛星軌道定位 (Precision Trajectory Determination) • 衛星重返回收 (Recovery)。 • 衛星重整 (Refurbishment)。 第8章 個案研討––太空系統工程

  9. 8.5　發射系統及太空船推進系統 1.發射系統 • 一般所謂火箭系統，它可以把太空船「精確」的送入預先之軌道，此一軌道也有三種特性，可以是最後軌道 (Final Trajectory)，也可是初級軌道 (Preliminary Trajectory) 或暫留軌道 (Parking Orbit)。 第8章 個案研討––太空系統工程

  10. 8.5　發射系統及太空船推進系統 2.太空船推進系統 • 太空船在軌道中必須有軌道轉換之能力 (Orbit Transfer)，其推進動力可以為固體、液體或氣體以及電子推進系統等，在太空中一旦物體加速則軌道會改變。 第8章 個案研討––太空系統工程

  11. 8.6　其他待考慮之工程系統 • 太空船姿態決定及控制。 • 太空船動力系統。 • 太空船熱控制。 • 太空船外型及結構設計。 • 太空船通訊聯繫。 • 太空船指揮及遙測系統。 第8章 個案研討––太空系統工程

  12. 8.6　其他待考慮之工程系統 • 太空船數據處理 (Data Processing)。 • 太空船可靠度及品質保證 (Quality Assurance)。 • 太空船系統整合及測試。 • 太空船電子及光學系統規劃測試及危機處理。 • 任務執行系統 (Mission Operations)。 第8章 個案研討––太空系統工程

  13. 8.7　系統確認及價值說明 • 8.7.1　系統 ── 一群元件組成一個系統，其元件間之互動，與相關性比一個單獨元件之獨立作業要重要 • 「一個成功之任務不是看那些分系統表現的好不好，而是看其整　體系統對外性能之具體行為是否達成任務」 第8章 個案研討––太空系統工程

  14. 8.7.2　輸入、系統與輸出之關係 第8章 個案研討––太空系統工程

  15. 8.7.3　系統價值 第8章 個案研討––太空系統工程

  16. 8.8　完成一個工程系統面之工作兩大要素 • 要素一 • 一個太空系統，因其特性有兩個限止： (1)需求之複雜及多元性。 (2)所限止之範圍比許多其他系統要 (相對) 小很多。 第8章 個案研討––太空系統工程

  17. 8.8　完成一個工程系統面之工作兩大要素 • 要素二 • 太空 / 系統工程五大要事： (1)系統層次之需求必須 ── 定義清楚及明確。 (2)哪些是已發展 (Developed) 好之系統、哪些正待發展或已發展且可使用 (Operated)，必須列表追蹤及了解。 (3)所做出來的產品構型 (Configuration) 必須儘量滿足 (Best Satisfied) 系統，不論是有多複雜、風險有多高。 (4)現在完成之系統，必定是過去由元件用V型圖整合出來之整體，也是未來欲完成實體之原型。 (5)每一個系統有其特有之環境適應性，同時也是另一個大系統之次系統。 第8章 個案研討––太空系統工程

  18. 8.9　太空系統之生命週期 第8章 個案研討––太空系統工程

  19. 8.9.1　太空任務需求 第8章 個案研討––太空系統工程

  20. 8.9.1　太空任務需求 • 在衛星概念設計及輸出初步規格之間必須做之事如下： 1.可行性分析。 2.初步概念設計。 3.任務分析 (考慮重量、時程、價錢成本及風險)。 4.規格的不確定性 5.定妥目標之確定性 第8章 個案研討––太空系統工程

  21. 8.9.2　規劃及市場調查 • 要不要外購。 • 市場分析。 • 若要外購，則要寫妥計畫書。 • 定妥外購貨品之「獲得計畫」(Acquisition Planning)。 • 承前之輸出，一旦概念設計初步已可行，規格也初步有一妥協之結果，則在此，就要規劃成本及「可行」之時程。 第8章 個案研討––太空系統工程

  22. 8.9.2　規劃及市場調查 • 此一工作之輸出，為提出一份報告書 (Proposal)，說明主持人對此計畫之看法及如何去做。 • 一旦報告書出來，則客戶方面必須針對生命週期如何獲得之「財源」之策略，產品外購之獲得、測試以及發射及衛星回收等，一連串之量化數據就必須備「先」期掌握。 第8章 個案研討––太空系統工程

  23. 8.9.3　研究及技術發展 (Technology Development) • 此項工作對計畫能否繼續進行及關鍵工作之完成十分重要，做的好可以降低風險，節省總時程及總預算。 第8章 個案研討––太空系統工程

  24. 8.9.4　工程發展及設計 • 在設計過程中有相當多之階段會有極多次之重複往返討論的過程及步驟 (Iterative Process)，在做到工程細步規格時，就必須數字化、具體化、要有圖形出來。 第8章 個案研討––太空系統工程

  25. 8.9.5　製造及組裝 (Fabrication and Assembly) • 材料、零件、次組件、工具之預先採購及獲得。 • 測試裝備之可行性 (譬如，設計一個飛機是十倍音速，而現有之設備只能「量」到五倍音速等)。 • 材料是否有認證或證書 (Certification)。 • 製造之過程 (製程) (Fabrication Process) 是否有認證或已有別人做過知道可行。 • 規格後之”±”容差必須要考慮對方製造工廠之精準度。 第8章 個案研討––太空系統工程

  26. 8.9.6　系統整合及測試 (Integration and Test) • 系統及次系統規格說明及如何叫做「合格」。 • 在次系統中確認其介面關係。 • 失效模式一旦發生是什麼，如何確認並改正。 • 有哪些元件是關鍵性，且其「適用」之環境在哪裡。 • 對於一些有高不可確定性及高風險之測試，要考慮商品之可靠度 (Reliability)。 第8章 個案研討––太空系統工程

  27. 8.9.6　系統整合及測試 (Integration and Test) • 太空零件必須有一份「原整體測試規範」(Prototype Test Programs)。 • 在試飛前之模式，必須事前做妥失效分析。 • 太空系統相關之測試。 • 一旦上面全部測妥，則整合之輸出結果會提出與系統整體性能做評估。 第8章 個案研討––太空系統工程

  28. 8.9.7　展示、操作及汰換 (Deployment, Operation and Phase Out) • 包括一個可行之生命全系統週期 (全壽期)，展示之目的，確保此系統： • 可行。 • 能夠接受。 • 對一個太空系統而言，必須要在此期內保持最佳狀況，一直到發射。 第8章 個案研討––太空系統工程

  29. 8.10　太空系統工程程序 • 系統整體簡敘。 • 設計流程。 • 概念設計。 • 初步設計。 • 細步設計。 第8章 個案研討––太空系統工程

  30. 圖 8-5 設計及設計測試整合回饋圖 第8章 個案研討––太空系統工程

  31. 圖 8-6 設計流程 第8章 個案研討––太空系統工程

  32. 圖 8-7 第8章 個案研討––太空系統工程

  33. 8.13　廣義之工程審查內容 • 製造可行性審查 (Fabrication Feasibility Review, FFR)。 • 準設計審查 (Design Release Reviews, DRR)。 • 整合備便審查 (Integration Readiness Reviews, IRR)。 • 環前測試審查 (Pre-environmental Test Review, Pre ETR)。 • 飛行備便審查 (Flight Readiness Review)。 • 飛行操作審查 (Flight Operations Reviews)。 第8章 個案研討––太空系統工程

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