A Dynamic Reliability Prognosis Method for Reusable Spacecraft Mission Planning Based on Digital Twin Framework

航天器 可靠性(半导体) 可靠性工程 区间(图论) 计算机科学 点(几何) 集合(抽象数据类型) 工程类 航空航天工程 几何学 数学 量子力学 组合数学 物理 功率(物理) 程序设计语言
作者
Bo Gao,Yumei Ye,Xuewei Pan,Qiang Yang,Weihua Xie,Songhe Meng,Yanyan Huo
出处
期刊:ASCE-ASME journal of risk and uncertainty in engineering systems, [ASM International]
卷期号:9 (4) 被引量:1
标识
DOI:10.1115/1.4063297
摘要

Abstract Reusable spacecraft has great potential in reducing space launch cost. Structural reliability evaluation is critical for mission planning of reusable spacecraft. A dynamic reliability prognosis method based on digital twin framework is proposed for mission planning in the paper. In this method, Uncertainties integration and dynamic model updating are implemented through a dynamic Bayesian network. A maintenance point is set when the predicted structural reliability level is lower than a threshold or unexpected conditions such as landing impact occur. Then, inspected data can be assimilated by the framework to dynamically update the structural reliability. Thus, it supports dynamic adjustment of maintenance interval, early warning of structure failure, and mission planning with quantified risk. A numerical example considering single point crack growth under fatigue load and landing impact of a simplified spacecraft structure is used for demonstration. Results show that the crack size predictions can be calibrated by inspected data and its uncertainties can be reduced. The proper selection of landing impact probability in reliability prediction is helpful to control the maintenance interval. The reliability of the spacecraft can be increased through model updating with new inspected data, representing a potential lifetime extension can be realized by the proposed method.

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