ICS49.020 CCS V 04 中华人民共和国国家标准 GB/T42044—2022 空间站应用有效载荷通用设计要求 General design requirements for utilization payloads of space station 2022-10-12实施 2022-10-12发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T42044—2022 目 次 前言 范围 1 2 规范性引用文件 术语和定义 4 有效载荷分类 设计依据 5 设计原则 7 机械设计要求 8 供电设计要求 9 热设计要求 10 信息与测控设计要求 11 气体接口设计要求 12 工效学设计要求 13 医学设计要求 14 安全性设计要求 可靠性设计要求 15 12 16 维修性设计要求 13 17 测试性设计要求 13 18 电磁兼容性设计要求 13 19 设计验证要求 GB/T42044—2022 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《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/TC570）归口。 本文件起草单位：中国科学院空间应用工程与技术中心、北京空间飞行器总体设计部、中国航天员 科研训练中心、北京跟踪与通信技术研究所。 本文件主要起草人：刘伟、赵黎平、钟红恩、张立宪、张伟、黄昆、刘颖、陶新、杨金禄、许文龙、符俊 1 GB/T42044—2022 空间站应用有效载荷通用设计要求 1范围 本文件规定了空间站应用有效载荷的设计依据、设计原则、有效载荷分类、有效载荷通用设计及验 证要求。 本文件适用于空间站舱内外应用有效载荷的设计和验证。随货运飞船或载人飞船上行的有效载 荷，随载人飞船下行的有效载荷，以及在货运飞船、载人飞船及货物气闸舱开展在轨实（试）验的有效载 荷可参照使用。 2规范性引用文件 2 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 本文件。 GB/T30114.12 空间科学及其应用术语第1部分：基础通用 GB/T34829空间站应用有效载荷数据通信规范 GB/T35439空间站应用有效载荷安全性、可靠性与维修性保证通用要求 GB50868建筑工程容许振动标准 3术语和定义 GB/T30114,1界定的术语和定义适用于本文件。 4有效载荷分类 有效载荷分类如下 a) 舱内标准单元载荷，其中： 1) SPU：采用背板固定安装在舱内科学实验柜或舱内空置机柜内，具有标准接口和包络，用 于实现特定科学实验目标的实验装置。SPU标准包络大小可为1倍、2倍或4倍单元； 2） SDU：采用标准导轨安装在舱内科学实验柜或舱内空置机柜内，具有标准接口和包络，用 于实现特定科学实验目标的实验装置。SDU标准包络大小可为1倍、2倍或3倍单元： 3） 舱内独立载荷：安装在空间站密封舱内，具备独立完备功能和性能，除机、电、热、气等接口 支持外，不依赖于其他有效载荷完成任务的科学实验与技术试验载荷。在满足机、电、热、 气等接口约束条件下，舱内独立载荷可个性化设计； 4） 舱内标准单元载荷：在舱内标准单元内开展实（试）验的有效载荷，其机械、供电、信息、热 及抽真空等接口由舱内标准单元提供。舱内标准单元载荷一般分为四种规格，分别为 I型、I型、Ⅲ型、IV型。 b）舱外载荷主要包括标准舱外载荷、非标准舱外载荷。其中，标准舱外载荷可分为中型标准舱外 1 GB/T42044—2022 载荷（包络尺寸不大于600mm×600mm×500mm）、小型标准舱外载荷（包络尺寸不大于 400mmX400mm×500mm)。 5设计依据 空间应用有效载荷的主要设计依据为研制任务书、研制技术要求、接口要求和设计规范。 6设计原则 空间应用有效载荷的设计原则如下 a 安全性、可靠性高：正常和故障情况下不危及航天员的安全和健康，不影响航天器安全及其飞 行任务，不影响其他系统正常工作；在保证功能和性能达到规定要求的条件下，尽量使用经过 飞行试验验证的、成熟的产品、部件、元器件及设计技术 b)J 应用效益最大化：符合应用任务需求，在满足安全要求的前提下，确保应用任务成功性，实现应 用效益最大化 适应空间环境和任务剖面要求：设计及试验条件保证载荷能够适应其工作环境（舱内外环境） 以及任务部面要求。 d) 良好工效学设计：需航天员操作的载荷符合工效学要求并通过工效学评价。 7机械设计要求 7.1结构设计 子辐射的防护设计，为元器件创造适宜长时间工作的环境。 7.1.2结构设计应经过充分的结构力学分析和试验验证，证明结构设计符合力学环境条件和接口 要求。 7.1.3结构设计应具有良好的安全性、维修性，并符合空间站工程工效学专用技术文件的规定。 7.1.4安装在科学实验柜或舱内空置机柜内的舱内载荷，结构设计外包络尺寸、安装方式等应适应柜 内基础支撑部分提供的机械支持接口，SPU、SDU采用背板固定或者导轨固定方式，非标准的舱内载荷 根据需要采用或同时采用背板、导轨和框架固定方式。安装在标准单元内的舱内载荷，结构设计外包络 尺寸、安装方式等应适应标准单元提供的机械支持接口。随舱发射的舱内载荷，其本体尺寸和质量的要 求见表1。 表1随舱发射的舱内载荷规格、本体尺寸及质量 本体尺寸 质量 舱内载荷规格 （宽×深×高） kg mm 1倍单元 460×545×273 《32.5 SPU 2倍单元 460×545×555.5 ≤65 4倍单元 933.5×545×555.5 ≤130 2 GB/T42044—2022 表1随舱发射的舱内载荷规格、本体尺寸及质量（续） 本体尺寸 质量 舱内载荷规格 （宽×深×高） kg mm 1倍单元 482.6×609.6×173.4 ≤16 SDU 2倍单元 482.6X609.6X351.2 ≤32 3倍单元 482.6×609.6×529 ≤48 I型 440X600X160 ≤28.5 II 型 440×600X331 ≤57.0 舱内标准 单元载荷 IⅡ型 440X600X502 ≤85.5 IV型 <200.0 440X600X1186 7.1.5需要舱内转运的载荷尺寸应不大于舱间转移通道通径780mm（局部切边）的尺寸约束 7.1.6中型标准舱外载荷、小型标准舱外载荷等通过载荷适配器安装，其机械接口设计应与载荷适配 器主动端的机械接口匹配。 7.1.7通过舱外载荷挂点、舱外试验平台安装或固定安装的非标准舱外载荷，结构设计外包络尺寸、安 装方式等应符合空间站非标准舱外载荷机械接口要求。 7.1.8需要通过机械臂实现舱外照料的舱外载荷，其机械接口设计应与舱外机械臂目标适配器和靶标 的机械接口匹配，进出舱方式、照料方式及包络尺寸应符合空间站机械臂接口要求以及空间站气闸舱进 出货物接口要求的规定 7.1.9随货运飞船、载人飞船上行的有效载荷结构设计应分别符合货运飞船、载人飞船的机械接口设 计要求。 7.2 布局设计 7.2.1J 应按科学实验柜或舱内空置机柜为舱内载荷提供的完整或分割的空间及任务规划安排合理 布局。 7.2.2 空间应用舱外载荷布局设计要求如下： 应符合视场、朝向、安装及精测、就近布局等要求： b) 电连接器插拔、设备总装等应符合对其操作通道和空间等的要求； c) 应符合散热要求； (P 在轨展开的舱外载荷，（其收拢状态）应确保符合发射包络尺寸要求，运动范围应符合在轨包络 尺寸要求； e） 应确保航天员着舱外航天服操作的要求。 7.3连接设计 7.3.1背部有接插件对接的舱内载荷应有导向设计。当有更换需求时，连接用紧固件应选用防脱落紧 固件，且应优先选用快拆紧固件 7.3.2通过舱外载荷适配器安装的标准舱外载荷连接方式、紧固件选用应符合空间站标准舱外载荷机 械接口要求。 7.3.3舱外载荷与机械臂的连接方式、紧固件选用应符合空间站舱外载荷与机械臂机械接口要求。 GB/T42044—2022 7.3.4需航天员维修的紧固件的布局和设计应保证可视、可达，并留有足够的操作空间；每类紧固件均 应易于与其他类紧固件区分；拆装舱外载荷紧固件的操作力应与航天员着舱外航天服状态下的施力特 性匹配。 7.3.5舱外载荷的连接点应保证与航天器结构之间具有足够的连接强度和刚度，同时连接接触面应符 合舱外载荷的热控（热传导）和电气接地要求，以及防冷焊设计要求 7.4# 抗力学环境设计 7.4.1 随舱发射的有效载荷抗力学环境设计要求如下： 应具有足够的强度和刚度，能够经受力学试验、地面运输和操作、飞行入轨、在轨运行、在轨维 a) 修中的力学载荷作用，并符合规定的安全裕度要求： b) 载荷的结构部件应具有足够的屈服和强度安全裕度； c） 大型载荷在安装状态下的固有频率不应与航天器和相关安装结构的固有频率产生耦合，并通 过试验验证对载荷性能不产生影响； d) 在应力集中敏感处，应采取措施减小应力集中；在应力集中部位附近，可以开卸载槽、卸载孔或 卸载沟； e) 对于交变温度场引起的循环热应力，设计中应合理选用线胀系数小、导热系数大的材料，以及 高温持久极限高、韧性好的材料，以提高抗热疲劳强度；结构应有热伸缩适应性，不同金属焊接 时尽可能选择膨胀系数相同或相似的材料。 7.4.2随飞船发射的有效载荷抗力学环境设计要求如下： a)1 货物的结构设计应符合强度和刚度要求，同时兼顾热设计、EMC设计和带电粒子辐照的防护 设计； b) 不符合飞船力学环境要求的有效载荷，应设计减振方案； c) 采用