本書圍繞一體化飛行器的設計與驗證，系統地闡述了其概念、技術特點、發展現狀及系統設計方法，特別是基于模型的系統工程(MBSE)和公理化設計理論的應用和驗證。全書共分為五章：第1章緒論介紹一體化飛行器的基本概念與內涵，闡明其需求背景和技術特點，分析星箭一體化和星載一體化飛行器的發展現狀，探討系統設計理論與方法，指出設計中的問題與關鍵技術。第2章一體化飛行器公理化設計理論深入探討傳統公理設計理論，分析其在復雜系統設計中的應用問題，提出基于MBSE的公理設計方法，并通過功能-行為-動作分析與優化，介紹功能分析行為聚類公理化設計理論及其在一體化飛行器設計中的具體應用。第3章基于MBSE的一體化飛行器設計方法介紹基于MBSE的設計方法，強調多視角方法論的重要性，涵蓋模型元素預定義、運行和任務分析、公理設計模式的功能-邏輯設計、概念階段詳細設計及學科模型定義等方面，為讀者提供全面的設計指導。第4章一體化飛行器總體方案討論依據所提出的方法最終得到的一體化飛行器的總體設計方案，包括頂層設計、入軌航天器結構視圖及各分系統的詳細設計方案，如能源、結構和機構、熱控、姿軌控、載荷組件和信息處理系統，為實際設計提供詳盡參考。第5章一體化飛行器設計與驗證平臺介紹基于MBSE的飛行器方案驗證方法和集成SpaceSim的聯合仿真與驗證技術，通過具體案例展示頂層指標、分系統指標、飛行器行為邏輯和需求追溯的驗證，確保設計的可靠性和實用性。
2001-2005 哈爾濱工業大學 飛行器環境與生命保障工程學士
2005-2010 哈爾濱工業大學 工程系統工程學科博士2010-2014 哈爾濱工業大學 講師
2012-2014 美國伊利諾伊大學 訪問學者
2014-2018 哈爾濱工業大學 副教授
2018-今 哈爾濱工業大學 教授主持國家自然科學基金、國防科工局民用航天項目、國防863課題、總裝預研基金、火箭軍預研基金、空軍預研基金等國家級縱向課題，及航天一院、五院、八院等橫向課題。魏承，國家級高層次人才，某部委主題專家組組長，中國力學學會多體動力學與控制專業組成員，中國自動化學會空間無人系統自主運行技術專委會委員，中國空間科學學會空間智能專委會委員，擔任某部委重點項目XX衛星型號總師。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 一體化飛行器發展現狀 1
1.2.1 星箭一體化飛行器 1
1.2.2 星載一體化飛行器 6
1.2.3 一體化飛行器發展現狀 12
1.3 飛行器系統設計理論與方法 13
1.3.1 一體化設計 13
1.3.2 公理化設計理論 13
1.3.3 系統工程數字化發展 14
1.4 一體化飛行器系統設計難題與關鍵技術 18
1.4.1 一體化飛行器系統設計難題 18
1.4.2 一體化飛行器系統設計關鍵技術 20
1.5 本章小結 21
第2章 一體化飛行器公理化設計理論 22
2.1 引言 22
2.2 復雜系統公理化設計理論 22
2.2.1 復雜系統公理化設計理論基礎 22
2.2.2 復雜系統公理化設計理論難題 26
2.3 復雜系統功能分析行為聚類公理化設計理論 27
2.3.1 基于系統工程的公理化設計體系 28
2.3.2 復雜系統功能-行為-動作分析 34
2.3.3 復雜系統動作聚類優化 39
2.3.4 復雜系統設計綜合 47
2.4 一體化飛行器功能分析行為聚類公理化設計 52
2.4.1 一體化飛行器任務分析 52
2.4.2 頂層任務需求至分系統架構迭代設計 53
2.4.3 分系統至組件層次迭代設計 66
2.4.4 組件至部件層次迭代設計 79
2.4.5 底層葉級部件迭代設計 90
2.5 本章小結 100
第3章 基于MBSE的一體化飛行器設計方法 101
3.1 引言 101
3.2 面向一體化飛行器系統的多視角設計方法論 101
3.2.1 一體化飛行器模型元素預定義 101
3.2.2 一體化飛行器的運行和任務分析 105
3.2.3 一體化飛行器系統功能-邏輯設計 115
3.2.4 一體化飛行器系統概念設計 138
3.2.5 一體化飛行器分系統學科模型 146
3.3 基于系統工程的一體化飛行器系統分析與設計 163
3.3.1 一體化飛行器設計領域集成 165
3.3.2 一體化飛行器系統模型仿真 166
3.3.3 基于模型系統工程的一體化飛行器設計選型 168
3.3.4 一體化飛行器系統結構驗證和確認 168
3.4 本章小結 169
第4章 基于MBSE的一體化飛行器總體設計方案 170
4.1 引言 170
4.2 一體化飛行器系統總體設計方案 170
4.2.1 多級固體動力系統總體設計方案 170
4.2.2 入軌航天器總體設計方案 175
4.3 入軌航天器分系統設計方案 179
4.3.1 入軌航天器分系統設計方案概述 179
4.3.2 結構與機構系統 180
4.3.3 姿軌控系統與動力推進系統 180
4.3.4 一體化載荷組件系統 185
4.3.5 一體化信息處理系統 193
4.3.6 星上能源系統 196
4.3.7 熱控系統 196
4.4 一體化飛行器系統指標體系 198
4.5 本章小結 200
第5章 一體化飛行器系統設計方案與指標體系驗證 201
5.1 引言 201
5.2 基于MBSE的一體化飛行器設計方案驗證 201
5.2.1 一體化飛行器頂層指標驗證 201
5.2.2 一體化飛行器分系統指標驗證 201
5.2.3 一體化飛行器行為邏輯驗證 202
5.2.4 一體化飛行器需求追溯驗證 204
5.3 基于SpaceSim的一體化飛行器系統仿真與驗證 204
5.3.1 航天器系統仿真軟件SpaceSim 204
5.3.2 一體化飛行器入軌優化理論與方法 207
5.3.3 一體化飛行器快速部署理論與方法 225
5.3.4 一體化飛行器應用仿真與驗證 236
5.4 基于MBSE與SpaceSim的一體化飛行器指標體系驗證 248
5.4.1 一體化飛行器系統聯合仿真模型定義 248
5.4.2 一體化飛行器系統聯合仿真驗證 251
5.4.3 一體化飛行器指標體系驗證 257
5.5 本章小結 257
參考文獻 258
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