可重复使用航天器方案阶段风险分析方法选择研究

• 作 者: 吴冬梅
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 可重复使用航天器 方案阶段 风险分析方法 多属性决策

随着美国X-37B的成功实验及X-space的猎鹰火箭的成功回收,世界航天强国兴起了可重复使用航天器的热潮,可重复使用航天器已经成为世界航天强国的一个重要竞争领域。作为重要的航天强国,我国势必开展类似可重复使用航天器的研制工作。但可重复使用航天器是一种经历大气层内和大气层外飞行环境,适应再入后的严酷力、热条件的特殊飞行器,其系统复杂、约束条件多且苛刻、再入飞行环境恶劣,因此风险因素众多,风险管控较难。并且,我国在可重复使用航天器的研制上缺少必要的技术准备,缺少相关人才、数据。因此在众多的风险分析方法中采用哪种切实可行的风险分析方法,较为全面的、较为快速的识别出这类航天工程项目的可能风险,指导我国可重复使用航天器在方案阶段的技术方案和研制方案制定是一个重要的决策问题,对我国可重复使用航天器的研制有着重要的价值和意义。本文首先回顾了航天工程领域风险分析方法的发展历程,并选取应用最为广泛的风险矩阵方法、故障模式和影响分析方法及概率风险分析方法,从原理、流程和过程对其分析,并用具体的可重复使用航天器的工程案例说明了这三种方法。在此基础上,本文详细分析了这三种方法的优缺点。接着,本文介绍了可重复使用航天器的技术特点,确定了可重复使用航天器在方案阶段的风险分析需求。本文根据这类航天器的风险,构建了可重复使用航天器风险分析的框架,设计了风险分析的流程。本文从可重复使用航天器的系统组成及在飞行阶段划分两个方面,详细说明了该类航天器可能面临的风险。并且,本文从风险需求的广度、深度及效率三个方面分析了可重复使用航天器在方案阶段的风险分析需求。最后,本文构建了风险分析方法评价的多级指标体系,并构建了基于多属性决策方法和模糊多属性决策方法的风险分析方法决策模型。在此基础上,设计了专家问卷调查表,根据实际的专家打分数据对模型进行了计算。基于所选择的风险分析方法,本文对某一可重复使用航天器,从其组成系统、整体飞行过程及上升、在轨、入轨返回、自主着陆四个分阶段,采用风险矩阵方法分析了该可重复使用航天器的风险事件。