同元软控助力嫦娥五号，为探月护航

北京时间2020年12月17日凌晨1时59分,携带2公斤珍贵月壤的嫦娥五号结束了23天的太空征程,在内蒙古中部草原的四子王旗着陆场着陆,标志着中国探月工程“绕、落、回”三步走的收官之战取得圆满成功。

同元软控数字伴飞团队在飞控中心执行飞行保障任务

此次任务中,苏州同元软控数字伴飞团队为嫦娥五号供配电系统全周期飞行阶段的可靠运行提供全程保障支撑,助力中国首次地外天体采样返回之旅。

日夜陪伴嫦娥的同元数字伴飞团队

十载铸器逐梦,今朝蟾宫折桂

嫦娥五号任务是我国目前技术难度最大、系统组成最复杂的航天任务之一,历经十年艰辛奋战,嫦娥五号探测器完成了月壤表取、钻取及采样封装,月面起飞上升,月球轨道自动交会对接,携带样品以半弹道、跳跃式返回地球等一系列技术突破,为人类时隔44年再次从月球带回岩石和土壤样品。

同元与祖国航天事业同在

苏州同元软控自2013年起就参与到嫦娥五号系列工程任务,基于同元在数字化系统设计仿真方向的产品及技术优势,紧密贴合工程需要,为航天五院研发了能源流数字化设计验证系统,七年研制、三代进化,先后服务于嫦娥五号T1飞行试验器(舞娣)以及嫦娥五号探测器的方案设计、初样、正样和在轨运行阶段。

数字系统模型护航能源生命线

供配电分系统作为产生、贮存、调节和分配电能的系统,是探测器的“心脏”与“血液”,是探测器的“生命线”,其可靠性、安全性与任务适应性直接关系任务成败,而嫦娥五号飞行任务、空间环境、电气连接、电气接口的复杂性对供配电系统的设计验证带来了巨大挑战。

按照嫦娥五号总指挥、总设计师杨孟飞院士“设计正确,验证充分,过程受控”的要求,同元与航天五院型号队伍联合攻关,围绕复杂航天器电气系统全级次模型体系化构建、电气系统多层次模型互联集成、电气系统高可信虚实融合验证等核心问题,提出了“一套模型、二个闭环、三类映射”的电气系统数字化设计验证解决方案,为嫦娥五号供配电系统研制提供了重要支撑,有力保障了重大工程的顺利推进与实施。

模型驱动的航天器供配电系统设计验证

嫦娥在太空飞,模型在地面仿

同元软控数字伴飞团队在2020年10月12日进驻北京航天飞行控制中心,进行飞行保障前的紧张准备工作,并于11月14日开始嫦娥五号数字伴飞应用。在任务期间,对航天器在轨运行状态进行全任务、全时段监控,解决非测控弧段缺失遥测数据而带来的的状态监控盲区问题,及时掌握非测控弧段是否出现非预期飞行事件;通过在线仿真与离线仿真结果的融合,直观掌握按照既定飞行程序执行的关键指标数据趋势,也能够以嫦娥五号所处的在轨运行状态为基础,结合未来任务周期内的飞行事件,快速仿真推演、预测未来的供配电系统运行状态,为在轨飞控预案决策提供有力的数据支撑。

基于MWorks的能源流数字伴飞系统示意图

嫦娥五号供配电系统的关键指标仿真结果值与遥测值误差约5%以内,高保真的仿真数据源于高可信、虚实融合、可运行、可交互的Modelica数字伴飞模型。项目团队在嫦娥五号初样设计、正样设计、热实验、无线联试、飞控准备等期间,通过多种技术手段对能源流系统模型进行了多轮的校准、验证和准确性评估,为在轨飞控的顺利应用奠定了坚实基础。

融入中国创新,共创先进软件

苏州同元软控自2008年成立以来,以为“中国智造”提供自主可控核心工业软件为企业使命,以中国工业的产品创新研制为源头需求,通过掌握新一代数字化与智能化设计核心技术—多领域物理统一建模和系统仿真技术,为中国工业提供国际领先、自主可控的新一代工业智能化设计平台及应用服务。