ICS 49.020 V 47
HB 8675-2022
系留气球升空试验通用要求
General requirements for launch test
of tethered aerostat
2022-04-24 发布 2022-10-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：中国特种飞行器研究所、航宇救生装备有限公司、湖北省标准化与质量研究院、湖北光谷标准创新科技有限公司、中国航空综合技术研究所、深圳市标准化协会。
本标准主要起草人：李庄、席懿、李琦、陶威、刘丽丽、刘宗强、付权、赖贞华、彭平、宋家奎、万蓉、孙娜、李继雄、李宁、高家鸣、林志昆、姜盼、但丹。
系留气球升空试验通用要求
1 范围
本标准规定了系留气球升空试验的术语和定义、一般要求、详细要求和试验报告等。
本标准适用于无人充氦系留气球升空试验，其他类型系留气球可参考使用。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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。
HB 7260 风险科目试飞场务保障
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
升空 launch
系留气球由锚泊状态到空中系留状态的过程。
3.2
回收 retrieving;recovery
系留气球由空中系留状态到锚泊状态的过程。
3.3
空中系留 aerial tethering;park aloft
滞空 floating;hovering
系留气球依靠系留缆绳系留在空中的状态。
4 一般要求
4.1 受试装备要求
系留气球在升空试验前需完成规定的地面试验项目，确认系留气球符合升空试验要求，并具备升空条件。
4.2 试验大纲编制要求
升空试验大纲一般包括以下内容：
a) 试验大纲编制依据;
b) 升空试验目的和性质;
c) 受试装备的技术状态;
d) 试验项目、内容和方法;
e) 主要测试和测量设备;
f) 试验数据处理;
g) 试验组织、参试单位及试验分工;
h) 试验的保障措施及要求;
i) 试验安全保证要求。
4.3 场地和空域要求
场地和空域要求如下：
a) 场地中心区的范围、海拔、平整度和硬化度等满足试验要求;
b) 场地内水、电、照明和通信等保障条件满足试验要求;
c) 场地周围无高大障碍物或高压线;
d) 场地空域满足升空试验要求。
4.4 试验环境要求
试验环境要求如下：
a) 系留气球升空及试验空域的气象条件满足试验要求;
b) 大气环境温度、大气相对湿度和连续降水等满足试验要求;
c) 试飞场内具备实时获取气象状况的条件，便于规避雷电、暴雨和大雪等危险天气。
4.5 参试人员要求
成立试验领导小组，组长为现场指挥，成员由负责质量、安全技安和调度、技术人员等成员组成，参试人员要求如下：
a) 在试验前应熟悉掌握各项试验内容及应急措施;
b) 应经过岗位培训，且考试或考核合格，并严格按照操作规程操作。
4.6 参试设备要求
参试设备要求如下：
a) 应完整齐备，满足试验测试要求;
b) 升空试验时，需搭载设计要求的最大负载;
c) 涉及精度测量的参试设备需经计量检验合格，并在有效期内。
4.7 试验中断、恢复、重试
4.7.1 试验中断与恢复
试验中出现下列情况，应中断试验：
a) 出现危及升空试验安全的现象;
b) 试验操作出现重大错误或没有达到试飞要求。
只有在造成升空试验中断的原因已查清，故障已排除，或试验方法重新制定后经认可，才允许恢复升空试验。对已试验项目，应根据试验结果确定是否需要重新进行升空试验。
4.7.2 重试
升空试验中出现下列情况，应停止试验，同时通知有关部门应采取措施，只有符合有关规定，并经审查认可后才允许重新升空：
a) 出现外场无法排除的缺陷或故障;
b) 设计或制造的重大错误。
4.8 试验质量保证和安全管理
4.8.1 质量保证
应根据具体型号系留气球升空试验的特点和要求，制定试验要求，明确各类人员质量职责和接口关系，对重要环节和关键过程提出质量控制要求，依据质量管理体系要求以及质量保证大纲的要求，实施试验过程质量控制，检查和审核质量保证大纲贯彻执行情况。质量保证大纲主要内容包括：
a) 升空质量工作的目标;
b) 主要参研单位的分工及职责;
c) 质量保证组织;
d) 质量负责人的职责和权限;
e) 升空过程质量控制的内容与要求;
f) 升空过程的主要控制节点;
g) 实施情况的检查。
4.8.2 安全管理
升空试验期间的安全管理应遵循下列原则：
a) 有关部门必须严格执行相应的质量体系文件及管理程序文件;
b) 采取必要的安全措施;
c) 合理安排升空试验科目的顺序;
d) 在进行风险科目试验时，进行风险分析并采取必要的安全措施;试验前应进行技术、安全综合评审;严格执行升空试验安全管理程序文件和相关的试验管理程序文件的有关规定;
e) 风险科目的场务保障符合 HB 7260 及相关文件的规定。
4.8.3 安全风险评估
应对试验科目进行安全风险评估，给出科目风险等级(高、中、低)， 并采取风险分析和化解风险的措施。一般规定高风险为 I、II 类风险科目，中风险为 III 类风险科目，未列入风险科目的为低风险。
4.9 升空风险科目的确定
4.9.1 风险科目的确定原则
应根据有关飞行安全管理规定，对升空试验大纲中的试验科目进行风险评估，给出风险评估等级，并对试验科目存在的风险进行分析，提出化解风险和安全保证的措施。风险科目按照有关规定及下列原则确定：
a) 模拟危及升空安全的各种故障及探索排除故障方法的科目;
b) 航空新技术第一次试用(限于国内)、新的探索性课题第一次实施并带有危险性的科目。
4.9.2 I 类风险科目
符合下列条件的科目，可定为 I 类风险科目：
a) 探索性强，危险性大的科目;
b) 对于具体型号国内第一次试验的危险科目，这些科目的安全措施未经空中考验，或者没有十分把握，一旦出现不正常情况，有可能造成严重后果。
4.9.3 II 类风险科目
符合下列条件的科目，可定为 II 类风险科目：
a) 探索性较强，危险性较大的科目;
b) 对于具体型号国内第一次试验的危险科目，但是国内性能相当的浮空器已实践过，且理论分析透彻，一旦出现不正常情况，只要参试人员处理得当，能保证升空安全的科目。
4.9.4 III 类风险科目
对于某些科目，虽属于风险科目，但前人(国内)已实践过，并有较可靠的安全措施，空中出现不正常情况时，只要操作员处理得当，能保证升空安全的科目。
5 详细要求
5.1 试验项目
试验项目可分为：研制升空试验、鉴定升空试验和交付升空试验。其中：
a) 研制升空试验：系留气球生产完毕，并且地面联试完成后进行的升空试验，初步验证各功能和性能的试验;
b) 鉴定升空试验：用来验证产品性能是否满足技术指标要求，并作为产品鉴定试验依据;
c) 交付升空试验：属于质量一致性检验的一部分，用于作为用户交付验收依据的试验。
试验项目分类，具体见表 1。
表 1 试验项目分类
5.2 试验阶段
升空试验中，按照试验过程，一般分为试升空、升空/回收和连续滞空三个阶段，具体见表 2。
表 2 试验阶段
5.3 试验要求
5.3.1 调整升空试验
调整升空试验应包括以下试验内容：
a) 在升空试验之前，进行不同高度的调整升空，观察并分析系留气球各系统是否符合设计状态;
b) 如系留气球状态异常，则回收进行必要的调整后重新升空试验，直至状态正常。
5.3.2 工作高度试验
工作高度试验应包括以下试验内容：
a) 记录系留气球在不同升空高度停留时的试验数据并进行分析;
b) 评定各系统功能性，分析试验数据结果是否满足指标要求。
5.3.3 气动稳定性试验
系留气球在指定高度进行空中系留，记录系留气球实际的姿态参数和气象参数，通过分析确定系留气球在指定高度下的气动稳定特性。
5.3.4 抗风能力试验
抗风能力试验应包括以下试验内容：
a) 记录试验过程中最大风速时系留气球的状态参数、气象参数和缆绳张力;
b) 分析记录数据中最大风速时系留气球的各项指标是否满足设计要求、分析缆绳收放装置和锚泊设备的抗风能力。
注：试验条件不具备(指实测风速达不到技术指标中要求的最大风速)，可通过实测数据(若技术指标中规定的最大
风速为 15m/s 及以上时，采用的实测数据风速需大于等于 15m/s)外推的方法获得技术指标中要求的最大风速时的相关参数;结合经验证的载荷计算方法，进行极限试验条件下系留气球载荷的计算分析，进一步开展球体结构强度分析，确定系留气球的抗风能力。
5.3.5 氦气渗漏测试试验
氦气渗漏测试试验应包括以下试验内容：
a) 连续滞空过程中(无补氦)，在连续滞空初始和即将结束时，测量夜间无风(或低风速)时缆绳张力、副气囊丰满度、系留气球气囊、副气囊与大气间的压力差， 以及滞空高度、风速和俯仰角等参数;
b) 通过计算分析，得到氦气泄漏量，日均氦气泄漏量(m3/day)计算公式见公式(1)：
Ce = 24ΔF/[(ρair _ ρHe).t .9.8]……………………………………(1)
式中：
ΔF ——浮力损失， ΔF = F1 _ F2，单位为牛顿(N);
F1 ——初始状态缆绳上端静态张力，单位为牛顿(N);
F2 ——记录状态缆绳上端静态张力，单位为牛顿(N);
t ——时间间隔，单位为天(day);
ρair ——空气密度，单位为千克每立方米(kg/m3);
ρHe —— 一定氦气纯度时的氦气密度，单位为千克每立方米(kg/m3)。
5.3.6 连续滞空工作时间试验
连续滞空工作时间试验应包括以下试验内容：
a) 分别记录系留气球升空到达指定高度开始，连续滞空工作的日期、时间和开始回收至地面补充氦气的日期、时间，两者之间的时间间隔即为连续滞空工作时间;
b) 试验期间保持对系留气球状态的不间断监控，并定时记录系留气球的主要状态参数，注意观测系留气球气囊、副气囊与大气间的压力差， 注意观测系留缆绳、地面绞盘和锚泊装置的工作状态。
注：因客观的原因(如危险天气和空域管制等)，允许调整滞空高度，在不补充或纯化氦气的前提下，调整高度前后的留空时间均应视为有效时间。
5.3.7 压力调节试验
压力调节试验应包括以下试验内容：
a) 系留气球以最大设计升空及回收速度工作时，记录球体各部分工作压力数据，观测风机和阀门的工作情况是否正常，观测并记录系留气球气囊、副气囊与大气间的压差， 注意观测系留气球副气囊体积的变化;
b) 在试验的各个时段，记录球体各部分工作压力数据，监控风机和阀门的工作情况是否正常。
5.3.8 系留缆绳组件试验
系留缆绳组件试验应包括以下试验内容：
a) 电力传输试验：闭合地面电源，通过缆绳供电，通过地面综合管理计算机观察球上电源显示参数，如果电源参数显示正常，则缆绳供电传输正常;
b) 光电信号传输试验：在升空试验时，将通信切换至有线通信模式，观察地面综合管理计算机上显示球上设备工作状态;从地面发送控制指令，观察设备工作情况和设备状态反馈是否正常。
注：限于具有电力传输和光电信号传输功能缆绳组件的试验。
5.3.9 电源系统试验
电源系统试验应包括以下试验内容：
a) 供配电试验：检查升空试验过程中电源系统相关参数是否正常，各用电设备是否正常工作;
b) 应急电源供电能力测试试验：蓄电池供电时，系留气球从最大高度应急回收，分别记录应急电池在回收前后的输出电压和供电时间。
5.3.10 测控与地面综合管理试验
测控与地面综合管理试验应包括以下试验内容：
a) 遥控遥测功能测试：系留气球在工作高度滞空时，将控制方式切换为遥控模式，并控制副气囊风机和阀门，通过地面综合管理计算机观察气囊压力差的变化;
b) 地面监控功能测试：在地面综合管理计算机，打开球载摄像机，通过地面监控界面查看监控功能是否正常;
c) 数据通信及应急通信功能测试：
1) 在地面综合管理计算机上，将通信模式切换到有线通信模式，观察球上设备状态及各个设备参数是否正常，将控制模式切换为遥控模式，根据压力情况开启风机或阀门，观察设备工作状态;
2) 在地面综合管理计算机上，将通信模式切换到无线通信模式，观察球上设备状态及各个设备参数是否正常，将控制模式切换为遥控模式，根据压力情况开启风机或阀门，观察设备工作状态。
注：限于配备有数传电台的试验。
5.3.11 电磁兼容性检查试验
5.3.11.1 平台设备检查
有线数据传输和无线数据传输两种模式下，开启球上用电设备，检测设备的工作状态和各参数的显示是否正常。
5.3.11.2 任务设备检查
球上设备正常工作，开启球上任务设备，将功率调节至最大，在有线/无线通信模式下，依次开启球上风机和阀门，观察球上设备的工作状态和参数是否正常。
5.3.12 升降性能测试试验
升降性能测试试验应包括以下试验内容：
a) 缆绳收放装置基本功能测试(包括调速、放缆长度和安全保护等);
b) 升空/回收时间测试;
c) 系留缆绳收放速度、调速性能以及电源系统和线缆的绝缘强度的测试。
注：宜考虑系留缆绳收放装置的电机功率，缆绳收放速度、排线方式、摩擦阻力以及绞盘缆绳的散热等。
6 试验报告
试验报告的主要内容包括：
a) 试验目的;
b) 试验依据;
c) 试验概况;
d) 试验内容及方法;
e) 试验数据处理;
f) 试验结论。
