GB/T 44821.2-2024 平流层飞艇通用技术要求 第2部分：推进系统

　　ICS 49.050 CCS V 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 44821.2—2024

　　平流层飞艇通用技术要求

　　第 2 部分：推进系统

　　Technical requirements for stratospheric airship—

　　Part 2 ：Propulsion system

　　2024-10-26 发布 2025-05-01 实施

　　发

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　布

　　GB/T 44821.2—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 技术要求 2

　　4.1 组成 2

　　4.2 功能 2

　　4.3 性能 2

　　4.4 接口 3

　　4.5 环境适应性 4

　　4.6 安全性 4

　　4.7 可靠性 4

　　4.8 维修性 5

　　4.9 测试性 5

　　4.10 保障性 5

　　5 验证试验 5

　　5.1 试验项目 5

　　5.2 试验要求 5

　　6 标识、包装、运输和贮存 6

　　6.1 标识 6

　　6.2 包装 6

　　6.3 运输和贮存 6

　　附录 A (资料性) 环境试验项目和条件 7

　　参考文献 9

　　Ⅰ

　　GB/T 44821.2—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1.1—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。

　　本文件是 GB/T 44821《平流层飞艇通用技术要求》 的第 2 部分。 GB/T 44821 已经发布了以下部分：

　　—第1部分 ：环境控制系统;

　　—第2部分 ：推进系统。

　　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。

　　本文件由全国航空器标准化技术委员会 (SAC/TC 435)提出并归口。

　　本文件起草单位： 中国科学院空天信息创新研究院、 中国特种飞行器研究所、西北工业大学、上海微电机研究所、 中国航空综合技术研究所。

　　本文件主要起草人 ：屈正宇、聂营、杨燕初、李兆杰、李永祥、才晶晶、祝榕辰、赵凯彬、崔燕香、刘永奇、张树、安国维、李世庆、时岩、刘丽丽、王海峰、钱儿、任海涛。

　　Ⅲ

　　GB/T 44821.2—2024

　　引 言

　　GB/T 44821《平流层飞艇通用技术要求》 的制定是为了建立平流层飞艇研制、生产、使用的统一标准，促进平流层飞艇领域健康快速发展，从而更好地满足和服务我国临近空间经济建设和安全需求。 GB/T 44821 拟由两个部分构成。

　　—第1部分： 环境控制系统 。 目的在于针对平流层飞艇环境控制系统提出通用的技术要求、验证试验以及标识、包装、运输和贮存要求，为平流层飞艇环境控制系统的设计与制造提供依据。

　　—第2部分： 推进系统 。 目的在于针对平流层飞艇推进系统提出通用的技术要求、验证试验以及标识、包装、运输和贮存要求，为平流层飞艇推进系统的设计与制造提供依据。

　　Ⅳ

　　GB/T 44821.2—2024

　　平流层飞艇通用技术要求

　　第 2 部分：推进系统

　　1 范围

　　本文件规定了采用纯电方式驱动的平流层飞艇推进系统的组成、功能、性能、接口、环境适应性、安全性、可靠性、维修性、测试性、保障性等技术要求以及相应的验证试验要求。

　　本文件适用于采用纯电方式驱动的平流层飞艇推进系统的设计与制造，其他采用纯电方式的飞艇、高空气球和太阳能飞机的推进系统参照使用。

　　2 规范性引用文件

　　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，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件 ;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。

　　GB/T 755 旋转电机 定额和性能

　　GB/T 1311 直流电机试验方法

　　GB/T 2423.27 环境试验 第 2 部分 ：试验方法 试验方法和导则： 温度/低气压或温度/湿度/低气压综合试验

　　GB/T 2900.25 电工术语 旋转电机

　　GB/T 2900.27 电工术语 小功率电动机

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　GB/T 43328 浮空器术语

　　3 术语和定义

　　GB/T 755、GB/T 1311、GB/T 2423.27、GB/T 2900.25、GB/T 2900.27、GB/T 13384 和GB/T 43328 界定的以及以下术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　推进系统 propulsion system

　　为平流层飞艇提供飞行所需推进力的全部装置的总称。

　　3.2

　　设计空速 design airspeed

　　平流层飞艇以最高巡航效率飞行时的空速。

　　3.3

　　额定功率 rated propulsion power

　　在标称状态下，推进系统的最大连续输出功率。

　　1

　　GB/T 44821.2—2024

　　4 技术要求

　　4.1 组成

　　推进系统主要由推力分系统、动力分系统、安全防护分系统和状态监控及告警分系统组成 。其中各分系统应由以下装置组成。

　　a) 推力分系统： 由螺旋桨、桨叶变距装置、矢量倾转装置等组成。

　　b) 动力分系统： 由电机、驱动器等组成。

　　c) 安全防护分系统： 由温度控制电路、机械限位装置、过载保护电路等装置组成。

　　d) 状态监控及告警分系统： 由传感器、采集设备、通信链路等组成。

　　注： 根据设计选择是否为推力分系统搭载桨叶变距装置和矢量倾转装置。

　　4.2 功能

　　4.2.1 系统功能

　　应为平流层飞艇提供动力和姿态控制力矩。

　　4.2.2 推力分系统

　　推力分系统应具有以下功能：

　　a) 吸收电机输出功率产生推力;

　　b) 设定或调节推力的大小和方向。

　　4.2.3 动力分系统

　　动力分系统应具有以下功能：

　　a) 输出扭矩和转速;

　　b) 根据控制指令调整转速的大小。

　　4.2.4 安全防护分系统

　　应提供对推进系统的保护功能。 当故障排除后，系统可恢复正常工作。

　　注：保护指对关键设备及零部件出现短路、过压、过流、过载、过热、过冷、失控等情况时的预防及应急处理措施。

　　4.2.5 状态监控及告警分系统

　　应监测和输出推进系统状态数据。 当系统异常时提供告警信息。

　　注： 监控的状态数据包括但不限于推力、扭矩、 电压、 电流、功率、温度、转速、振动频率等。

　　4.3 性能

　　4.3.1 推力

　　推力应满足以下性能要求：

　　a) 推进系统的额定推力使飞艇保持设计空速匀速前进;

　　b) 推进系统的峰值推力使飞艇保持不小于1.2倍的设计空速匀速前进。

　　4.3.2 控制力矩

　　设计空速下，推进系统的最大控制力矩应不小于艇体本身的最大不稳定力矩。

　　注： 最大气动不稳定力矩指根据飞艇气动特性，在不同侧滑角下部稳定力矩的最大值。

　　2

　　GB/T 44821.2—2024

　　4.3.3 功率

　　功率应满足以下性能要求：

　　a) 推进系统的额定功率大于平均飞行功率的1.4倍;

　　b) 推进系统的峰值功率大于额定功率的1.2倍;

　　c) 峰值功率的持续时间不小于30 min。

　　注： 平均飞行功率指飞艇按设计空速匀速飞行时克服空气阻力所需要的功率。

　　4.3.4 转速调节

　　调节转速时应满足以下性能要求：

　　a) 加速度大于44 rad/s2;

　　b) 转速控制精度小于1%额定转速;

　　c) 转速调节范围和螺旋桨的设计状态匹配。

　　4.3.5 效率

　　在设计高度和设计空速下推进系统的效率应不小于 50%。

　　4.3.6 状态监控

　　对系统的状态监控应满足以下性能要求：

　　a) 对关键性能参数进行采样的频率不小于1 Hz;

　　b) 采样精度高于0.5%;

　　c) 采样覆盖核心零件和性能参数;

　　d) 对系统异常的原因输出明确的故障信息。

　　4.3.7 安全防护

　　对系统的安全防护应满足以下性能要求：

　　a) 关键设备及零部件的温度控制在-50 ℃以上;

　　b) 软起动的延时不小于3 s。

　　注： 关键设备及零部件包括但不限于驱动器、轴承、采集设备等。

　　4.3.8 工作条件

　　推进系统性能应满足以下工作条件要求：

　　a) 负载工况下，在额定电压90%～110%范围内正常工作;

　　b) 温度控制电路在-90 ℃环境温度下具备冷启动能力。

　　4.3.9 总重量

　　推进系统总重量应符合型号规范和标准要求的重量限制。

　　4.4 接口

　　4.4.1 机械接口

　　推进系统的机械接口应满足以下要求：

　　a) 机械接口的强度，覆盖任意飞行工况下的产生的载荷;

　　b) 不同部件机械接口位置预留一定空间，保障测试的便利性;

　　c) 有相应的锁紧措施，包括但不限于弹垫、卡扣及螺纹胶等;

　　3

　　GB/T 44821.2—2024

　　d) 使用螺栓连接方式的机械接口，螺栓选用不易发生氢脆的材料。

　　4.4.2 电气接口

　　电气接口应符合控制文件的要求，包括但不限于以下内容：

　　a) 具备与地面测试设备的接口;

　　b) 不能互换的接口，在结构形式及尺寸上采取防插错措施;

　　c) 接口信号的噪声不引起推进系统异常;

　　d) 具备两套及以上的信号接口;

　　e) 系统所有电气接口特性是设备带负载情况下的特性。

　　4.5 环境适应性

　　4.5.1 自然环境

　　除另有规定外，推进系统的正常工作温度范围为 -90 ℃~65 ℃ ,正常工作大气压力范围为5 kPa～103 kPa。 推进系统的自然环境试验应符合专用规范的条件和要求，测试项目应包含高温贮存、常压高温工作、低气压温度循环等。

　　4.5.2 机械环境

　　推进系统应能承受贮存、运输、地面测试和飞行包线内的所有振动、冲击和加速度环境条件 。测试项目应包含负载振动、冲击、公路运输振动等。

　　4.5.3 电磁环境

　　推进系统包含的所有电子设备工作时应保证与艇上所有同时工作的电子设备互相都不受电磁干扰的影响 。推进系统的电磁环境试验应符合专用规范的条件和要求，测试项目应包含电源线传导发射测试、电场辐射发射测试、 电缆束注入传导敏感度测试、 电场辐射敏感度测试、静电放电敏感度测试等。

　　4.6 安全性

　　推进系统的安全性应符合以下要求：

　　a) 每台电机、变距机构或倾转机构具备独立性;

　　b) 对典型故障能输出明确的故障原因，并配备对应的处置程序;

　　c) 依据相关标准或专业规范，分析系统内每个风险的发生原因、发生的可能性及后果，并确定其危险严重性和可能性，进行严重性和可能性等级划分;

　　d) 数据信息记录在非易失性的存储器中;

　　e) 有针对部分装置发生故障时的应急保护措施;

　　f) 系统运转引起的局部振动加速度不大于3g;

　　g) 系统运转不引起局部或整体结构的共振;

　　h) 推进系统的防护等级不低于IP44;

　　i) 对搭载变距机构和倾转机构的推进系统，设有限位装置;

　　j) 电源输入端对电机机壳的绝缘电阻不小于10 MΩ。

　　4.7 可靠性

　　推进系统的可靠性应符合以下要求：

　　a) 平均无故障时间大于500 h;

　　b) 系统具有冗余度。

　　4

　　GB/T 44821.2—2024

　　4.8 维修性

　　推进系统的维修性应符合以下要求：

　　a) 根据自身特点进行简化，采用便于快速拆装、更换的模块化设计;

　　b) 更换设备的安装部位具有操作空间;

　　c) 组成推进系统的设备若功能和性能相同具备互换性。

　　4.9 测试性

　　推进系统的测试性应符合以下要求：

　　a) 测试系统能观测被测设备内部故障状态，用于故障检测、诊断和隔离;

　　b) 自检测的设计能使产品完成原位测试功能，实现设备状态的检测和诊断;

　　c) 功能和性能的测试性覆盖率达到100%;

　　d) 保证设备能被单独测试。

　　4.10 保障性

　　推进系统的保障性应符合以下要求：

　　a) 按照相关规范和大纲进行地面测试和验证;

　　b) 选用通用的保障设备，减少设备的种类和数量;

　　c) 提交产品手册，包括但不限于产品清单、产品合格证、安装和使用说明、测试报告等信息。

　　5 验证试验

　　5.1 试验项目

　　推进系统的试验应按专用规范开展，试验项目应包含以下项目：

　　a) 外观、数量检查;

　　b) 转速控制功能测试，包括但不限于控制精度、加速度调节等;

　　c) 负载工况下性能测试，包括但不限于推力、额定功率、峰值功率等;

　　d) 关键设备及零部件保护功能，包括但不限于电系统保护、机械系统保护、温度控制等;

　　e) 状态监控及告警功能，包括但不限于采样对象、采样频率、采样精度、故障信息输出等;

　　f) 负载振动性能试验，包括但不限于振动频率、加速度等;

　　g) 环境试验，包括但不限于自然环境测试项目、机械环境测试项目、 电磁环境测试项目等。

　　注： 环境试验项目、试验条件和试验方法见附录 A 中表 A.1～表 A.3。

　　5.2 试验要求

　　推进系统的试验应包括但不限于以下要求：

　　a) 系统为出厂(所) 合格产品;

　　b) 试验文件齐全;

　　注： 试验文件包括试验大纲、系统使用说明书、维修手册、试验记录表、应急预案等 。其中，试验大纲包括试验产品型号、试验产品安装方式及测试方法等内容。

　　c) 试验内容覆盖试验大纲所规定的项目;

　　d) 试验结果能反映第4章规定的功能和性能;

　　e) 试验条件、流程、方法符合专用规范所规定的条件、流程、方法。

　　5

　　GB/T 44821.2—2024

　　6 标识、包装、运输和贮存

　　6.1 标识

　　应在产品适当、明显的位置上固定产品铭牌，包括但不限于以下内容：

　　a) 制造单位名称;

　　b) 产品名称、商标和型号;

　　c) 制造日期及批次号;

　　d) 产品主要技术参数。

　　6.2 包装

　　系统的包装应符合 GB/T 13384 的规定，包括但不限于以下内容：

　　a) 产品名称、商标和型号;

　　b) 发货及收货站(单位) 名称;

　　c) 包装箱内填充塑料泡沫等隔振物品;

　　d) 包装箱外形尺寸、毛重和寄送日期;

　　e) 包装箱外表面的标识清晰、整洁，且不易受损。

　　6.3 运输和贮存

　　系统的运输和贮存要求应包括但不限于以下内容：

　　a) 不在雨雪等恶劣天气直接影响的条件下对系统进行运输;

　　b) 运输过程中小心轻放，不倒置，不摔压，防止损坏;

　　c) 贮存环境具有防潮、防湿、防腐、防毒、防热、防冻、防雨雪、防震、防虫、防鼠、防盗、防火、防雷、防辐射、防电磁和防盐雾等能力;

　　d) 贮存条件和保障条件符合专用规范的要求。

　　6

　　GB/T 44821.2—2024

　　附 录 A

　　(资料性)

　　环境试验项目和条件

　　A.1 自然环境测试项目、测试条件和测试方法见表 A.1。

　　表 A.1 自然环境测试项目、测试条件和测试方法

　　测试项目

　　测试条件

　　测试方法

　　高温贮存

　　温度：+65℃

　　试验期间系统不通电，试验结束后测试系统主要功能和性能

　　相对湿度：≤15%

　　持续时间：24 h

　　常压高温工作

　　温度：+45℃

　　系统全程通电，试验结束后测试系统主要功能和性能

　　持续时间：5 h

　　温变速率：≤1 ℃/min

　　低温低气压工作

　　温度范围： -90 ℃~-55 ℃

　　最高与最低温阶段， 50%时间使用额定工作电压;25%时间使用下限工作电

　　压;25%时间使用上限工作电压。每个工作电压下均对系统进行冷启动。全程监测功能性能指标

　　环境压力：5 kPa

　　温变速率：≤1.5℃/min

　　循环次数：≥2 次

　　高低温时间：≥4 h

　　A.2 机械环境测试项目和条件见表 A.2。

　　表 A.2 机械环境测试项目和条件

　　测试项目

　　测试条件

　　冲击

　　峰值加速度

　　10g

　　冲击波形

　　半正弦波

　　峰值持续时间

　　(11±1)ms

　　冲击次数

　　3 次/方向

　　冲击方向

　　±X、±Y、±Z六方向

　　公路运输振动

　　均方根加速度

　　2.24g

　　1.02g

　　0.74g

　　测试范围

　　Hz

　　g2/Hz

　　Hz

　　g2/Hz

　　Hz

　　g2/Hz

　　5

　　0.04

　　5

　　0.06

　　5

　　0.018

　　20

　　0.04

　　20

　　0.006

　　20

　　0.018

　　50

　　0.001

　　50

　　0.000 6

　　60

　　0.001

　　90

　　0.001

　　61

　　0.000 1

　　105

　　0.000 1

　　150

　　0.03

　　120

　　0.000 1

　　150

　　0.000 1

　　200

　　0.03

　　300

　　0.004

　　200

　　0.001

　　7

　　GB/T 44821.2—2024

　　表 A.2 机械环境测试项目和条件(续)

　　测试项目

　　测试条件

　　公路运输振动

　　测试范围

　　500

　　0.001

　　415

　　0.004

　　500

　　0.001

　　振动时间

　　10 min/方向

　　振动方向

　　纵向

　　前进

　　横向

　　A.3 电磁环境测试项目和条件见表 A.3。

　　表 A.3 电磁环境测试项目和条件

　　试验项目

　　试验条件

　　电源线传导发射测试

　　频段：10 kHz～10 MHz

　　电场辐射发射测试

　　频段：10 kHz～1 GHz

　　电缆束注入传导敏感度测试

　　频段：10 kHz～400 MHz

　　电场辐射敏感度测试

　　频段：10 kHz～18 GHz

　　静电放电敏感度测试

　　参考GB/T 17626.2的规定

　　8

　　GB/T 44821.2—2024

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验

　　9