航天器聲試驗ISO國際標準制定過程及啟示

孫 威，李天野，向樹紅，齊燕文

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

航天器聲試驗ISO國際標準制定過程及啟示

孫 威，李天野，向樹紅，齊燕文

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

標準國際化是助推中國航天國際化發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型重要途徑。針對航天器聲試驗技術(shù)成果，通過積極推動其向國際標準轉(zhuǎn)化，最終使其立項并成為ISO 19924《空間系統(tǒng)——聲試驗》的國際標準。該標準是在航天器環(huán)境試驗領(lǐng)域首個由中國發(fā)起、起草和主導(dǎo)的國際標準。文章將介紹聲試驗技術(shù)成果向國際標準轉(zhuǎn)化的過程和方法，以分享經(jīng)驗，為我國積極參與國際標準化活動，提高標準國際化水平提供借鑒。

聲試驗；國際標準；標準制修訂

0　引言

航天器在發(fā)射、飛行和返回過程中經(jīng)受由發(fā)動機噪聲和飛行氣動噪聲激勵引起的結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)，可造成結(jié)構(gòu)和有效載荷的過應(yīng)力或疲勞破壞，還可能造成設(shè)備的誤操作，為此航天器飛行前在地面進行噪聲環(huán)境的模擬試驗是非常必要的。制定合理的噪聲環(huán)境水平，不僅可使航天器得到充分的考核，還有助于降低地面試驗的成本。因此，制定統(tǒng)一的國際標準可有效地對航天器進行噪聲環(huán)境的考核，保證飛行器的正常運行。

國務(wù)院印發(fā)的《深化標準化工作改革方案》中明確提出，要提高標準國際化水平，要求積極參與國際標準化活動，推廣中國標準，使得中國標準在國際上立得住、有權(quán)威、有信譽。在歐美航天強國紛紛加快推進其標準全球化戰(zhàn)略的新形勢下，中國航天在對標國際一流的發(fā)展中積極參與國際標準化工作，并在充分展示我國航天技術(shù)的成果和能力的同時，將技術(shù)成果與國際標準有效結(jié)合，參與并主導(dǎo)國際標準的制定，以使中國航天更好更快地實現(xiàn)市場化、產(chǎn)業(yè)化和國際化。

本文結(jié)合ISO 19924《空間系統(tǒng)——聲試驗》航天器試驗領(lǐng)域標準的發(fā)起和申報制定過程，研究航天技術(shù)成果如何向國際標準轉(zhuǎn)化，為航天領(lǐng)域參與制定國際標準項目提供相應(yīng)的方法和經(jīng)驗。

1　國際標準概況

國際標準是指由國際標準化組織（簡稱ISO）等負責組織制定的標準，以及國際標準化組織確認并公布的其他國際組織制定的標準。國際標準在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一使用。ISO是一個全球性的非政府組織，負責目前絕大部分領(lǐng)域（包括軍工、石油、船舶等壟斷行業(yè)）的標準化活動，其日常辦事機構(gòu)是中央秘書處。ISO通過它的技術(shù)機構(gòu)開展技術(shù)活動，設(shè)置有技術(shù)委員會（簡稱TC）、分技術(shù)委員會（簡稱SC）和工作組（簡稱WG），形成一個有機的整體。制定國際標準的工作由TC和SC負責，每個TC和SC的成員國中包括正式成員國（簡稱“P成員國”）和觀察員國（簡稱“O成員國”）。

國際標準化工作一般都遵循嚴格的程序及其相應(yīng)的階段要求，在考慮一項ISO新的工作項目提案時，由TC或SC任命一名具備制定標準能力的項目責任人并由其向TC或SC報告工作進展。一項ISO國際標準的制定大致經(jīng)歷如圖1所示的幾個階段［1］。

圖1　ISO國際標準制定程序和階段Fig.1　The proceeding of formulation and revision for ISO standards

1）預(yù)備階段（PWI）

ISO各技術(shù)委員會或分委員會可以將不完全成熟的新工作項目納入ISO會議和工作計劃中。這一階段，預(yù)備提交的新工作項目將在工作組內(nèi)進行溝通，即與工作組內(nèi)專家討論該工作項目的內(nèi)容、范圍，并根據(jù)意見進行相應(yīng)的修改，爭取得到工作組內(nèi)專家的支持；為新工作項目提案做準備，并制定初始的標準草案。本階段所用的時間不定。

2）提案階段（NP）

項目負責人組織將新工作項目的內(nèi)容在工作組內(nèi)進行反復(fù)的討論、修改，在確認技術(shù)內(nèi)容相對成熟時發(fā)起投票，準備新工作項目提案和相關(guān)文件給技術(shù)委員會秘書處，秘書處分發(fā)提案給各P成員國投票。新項目投票通過準則為：參加工作項目投票的P成員國中有4個承諾參與項目制定工作；參加投票的P成員國簡單多數(shù)通過。本階段的投票期限為3個月。

3）準備階段（WD）

項目負責人組織完成第1份WD草案，并與工作組內(nèi)P成員國專家進行討論，經(jīng)工作組審查同意，完成最終 WD草案；并將其提交給秘書處，作為CD稿分發(fā)給各成員，并在ISO中央秘書處辦公室注冊。本階段時限為12個月。

4）委員會階段（CDC和CDV）

各成員國對秘書處分發(fā)的 CD稿件提出意見（CDC階段）。項目負責人按照意見形成修改后的草案，再由委員會秘書處分發(fā)給各成員國進行投票（CDV階段）。投票通過準則為：參加投票的P成員國2/3多數(shù)贊成；計票時棄權(quán)票及未附有技術(shù)理由的反對票不計算在內(nèi)。根據(jù)投票結(jié)果及意見，完成最終CD稿，進行詢問階段（DIS）稿注冊。本階段時限為12個月。

5）詢問階段（DIS）

ISO秘書處將DIS稿交由成員國投票，委員會根據(jù)投票結(jié)果及意見情況進行處理。DIS投票通過準則為：2/3 的P成員國投贊成票并且反對票不超過投票總數(shù)的1/4；計票時棄權(quán)票及未附有技術(shù)理由的反對票不計算在內(nèi)。項目組負責人根據(jù)投票結(jié)果及意見，完成DIS最終稿，進行批準階段（FDIS）注冊。本階段一般為9個月。

6）批準階段（FDIS）和出版印刷階段（IS）

ISO中央秘書處在3個月內(nèi)將FDIS稿分發(fā)給所有成員國進行為期2個月的投票，投票通過準則為：2/3 的P成員國投贊成票并且反對票不超過投票總數(shù)的1/4；計票時棄權(quán)票及未附有技術(shù)理由的反對票不計算在內(nèi)。委員會根據(jù)投票結(jié)果進行處理，并準備提供出版的標準。本階段一般為3個月。

被批準為國際標準后，中央秘書處會對稿件校正、印刷和分發(fā)，在2個月內(nèi)出版國際標準。

2　聲試驗技術(shù)制定國際標準的必要性分析

2.1現(xiàn)有聲試驗標準

國際標準化組織發(fā)布了試驗方法的相關(guān)標準，直接相關(guān)的有ISO 15864“Space system：General test methods for spacecraft， subsystem and units”［2］，該標準是ISO在航天器試驗方面的頂層標準，相關(guān)章節(jié)給出了聲試驗的概括，但不涉及具體的聲試驗技術(shù)要求和試驗方法等內(nèi)容。另編制有國際標準ISO 2671“Environmental tests for aircraft equipment：Part 3.4： Acoustic vibration”［3］，該標準是針對航空飛行器的標準，不能完全適用于航天器。國際電工委員會（IEC）制定了IEC 60068-2-65“Environmental testing： Part 2 Methods of test， Test Fg： Vibration，acoustically induced”［4］，與航天器聲試驗相比，在混響室容積、控制傳聲器的數(shù)量和位置、支撐系統(tǒng)頻率等方面存在不少的差異。

針對聲試驗技術(shù)，歐美國家都制定了相關(guān)標準，代表性的有美國的NASA 7001A、MIL-STD-810F，英國的DEF STAN 00-35，歐空局的ECSS-E-10-03A。美國NASA戈達德航天飛行中心（GSFC）于1990年制定了航天器環(huán)境規(guī)范GEVS-SE《航天飛機（STS）和一次使用運載器（ELV）有效載荷、分系統(tǒng)及組件通用環(huán)境檢驗規(guī)范》；由于技術(shù)的發(fā)展，1996年和2005年，GSFC又對其進行了補充和修訂；2013年將該標準修訂為GSFC-STD-7000 A［5］，對聲環(huán)境試驗部分也做了較大幅度的修訂。美國軍用標準MIL-STD-810F［6］于2000年1月1日頒布實施，用于代替使用11年之久的MIL-STD-810E，主要對標準的層次以及試驗條件、控制方法、試驗條件允許偏差要求、試驗程序進行了重新修訂。英國國防部國防設(shè)備環(huán)境試驗手冊 DEF STAN 00-35［7］于1999年頒布實施，其對國防設(shè)備的聲環(huán)境試驗方法以及實施程序有了更為詳細的描述，對各種試驗方法的適用范圍、試驗聲譜以及聲譜的上下限均給出了明確的規(guī)定，特別規(guī)定了1/3oct譜的中心頻率上、下限，以及1/3oct聲壓級的允許偏差。歐空局的ECSS-E-10-03A也給出了聲試驗的要求和準則，在1997年發(fā)布之后參照美軍標進行了相應(yīng)的修訂［8］。由此可看出，隨著國防技術(shù)和航天技術(shù)日新月異的發(fā)展，各國軍用標準都進行了不同程度的修訂和完善，以滿足新的國防事業(yè)的需求。

2.2制定國際標準是聲試驗技術(shù)推廣應(yīng)用的需要

隨著航天器研制技術(shù)的發(fā)展，我國的聲試驗技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并逐漸應(yīng)用到國內(nèi)及國際商業(yè)合作航天器的地面驗證試驗中，得到了國際航天領(lǐng)域的認可。但只有在國際標準的推動下，我國的聲試驗技術(shù)才能在國際航天領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。

在新的國際政治和經(jīng)濟形勢下，標準決定了更多的產(chǎn)業(yè)鏈路徑和利益分配，其作用和所處的戰(zhàn)略地位更加凸顯，已經(jīng)從企事業(yè)的層面上升到了國家高度。世界各國都逐步加大了對標準制定和研究的力度，以此作為加強國際技術(shù)、貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)競爭的重要手段。據(jù)統(tǒng)計，在世界范圍內(nèi)已經(jīng)制定的國際標準中，99.8%是由國外牽頭制定的。在航天領(lǐng)域，歐美等航天大國長期把持著相關(guān)標準的制定權(quán)。盡管我國已經(jīng)成為世界上的航天大國，成功完成了整星商業(yè)出口，開展了越來越多的國際合作，但是由中國航天領(lǐng)銜制定的國際標準卻很少。與美歐等航天強國相比，我們不僅在國際航天標準數(shù)量上仍然落后，而且標準的內(nèi)容也未實現(xiàn)與國際先進水平的全面接軌。截止2014年，ISO空間系統(tǒng)及其應(yīng)用標準化分技術(shù)委員會（以下簡稱ISO/TC20/SC14）共有國際航天標準230余項，而由中國航天科技集團公司立項和編制的ISO標準只有8項。

在這個背景下，為了將我國航天聲試驗的技術(shù)成果上升為國際標準，項目組在原有的技術(shù)成果和行業(yè)標準的基礎(chǔ)上，從2012年年底開始，以“提供一種用于在地面試驗室模擬進行空間系統(tǒng)聲試驗的方法，有效對空間飛行器進行噪聲環(huán)境的考核，保證飛行器的正常運行”為技術(shù)支撐，積極向 ISO/ TC20/SC14遞交相關(guān)的申報材料和參與國際會議的技術(shù)討論，歷經(jīng)近2年的時間，《空間系統(tǒng)——聲試驗》的新工作項目得到國際標準化組織ISO/TC20/SC14技術(shù)委員會各成員國的廣泛支持，以高票被批準為新國際標準項目，于2014年7月29日正式立項（ISO 19924），納入國際標準計劃。

3　聲試驗技術(shù)制定國際標準的過程分析

3.1國際標準制定背景

航天器聲試驗技術(shù)所屬航天領(lǐng)域的國際標準化工作由ISO/TC20/SC14負責，該委員會于1993年4月成立于美國華盛頓的美國航空航天協(xié)會（AIAA）總部，其秘書國是美國，秘書處設(shè)在AIAA。SC14現(xiàn)有P成員國為巴西、中國、芬蘭、法國、德國、印度、意大利、日本、哈薩克斯蘭、俄羅斯、烏克蘭、英國、美國13個國家，O成員國為阿根廷、比利時、以色列、韓國、波蘭、羅馬尼亞、斯洛伐克、瑞典 8個國家。SC14下設(shè)7個工作組（WG），涉及的專業(yè)領(lǐng)域非常廣泛，包括設(shè)計工程、接口綜合與試驗、運行與地面支持、空間環(huán)境、項目管理、材料與工藝、空間碎片。其中WG2工作組的專業(yè)領(lǐng)域包括聲試驗，主要負責接口、綜合與試驗，以及試驗標準（除材料試驗外）。

通常一項國際標準的制定需要經(jīng)歷3年以上的時間，有的甚至達到10年。由于航天領(lǐng)域在國際范圍內(nèi)會涉及一些敏感問題，確定編制新的國際標準需要多方協(xié)調(diào)，所以在聲試驗技術(shù)國際標準的立項、制定、審議等程序的時間歷程會比其他標準更長。為了加速聲試驗技術(shù)國際標準的立項和制定進程，項目組通過不斷提升技術(shù)能力和擴大協(xié)作，使得該項目從提案到立項僅用了一年半時間，立項后積極邀請國外專家進行交流，大大地縮短聲試驗技術(shù)成果形成國際標準的時間。

3.2聲試驗國際標準申報過程

環(huán)境試驗是航天器考核的重要項目之一，試驗類國際標準制定權(quán)的爭奪也十分激烈，各國專家對技術(shù)內(nèi)容中的指標和細節(jié)關(guān)注較高。

1）提出申報

按照中國航天科技集團公司“力爭主導(dǎo)核心領(lǐng)域國際航天標準”的行動路線，自2012年年底，項目組開展了國際標準項目的專項策劃，研究了大量的國內(nèi)外文件和標準，開展國際標準新工作項目的培育工作；通過研究分析了現(xiàn)有相關(guān)國際標準體系以及ISO 15864的內(nèi)容，根據(jù)實踐經(jīng)驗和試驗特點，提出了聲試驗的新標準項目，并通過國際會議和技術(shù)活動，與相應(yīng)領(lǐng)域的專家進行前期的溝通交流。

2013年 5月在俄羅斯莫斯科舉辦的 ISO/ TC20/SC14全體會議上，項目組首次向與會專家介紹了聲試驗新項目提案和標準草案，聲試驗技術(shù)引起了與會專家的關(guān)注和認可，并獲得了新工作項目提案的編號NWIP2013001。

從2013年5月起，項目組通過郵件與ISO的各國專家進行討論，同時邀請國外專家來中國訪問，對標準草案的技術(shù)內(nèi)容進行討論并交換意見。2013年10月，在美國科羅拉多舉行的第40屆WG2小組會上，對聲試驗標準草案第二版本再一次向小組內(nèi)的專家進行了介紹并匯報進展。

2014年起，項目組開展了相關(guān)試驗來驗證標準草案中的一些內(nèi)容，通過仿真分析來驗證混響室內(nèi)的聲場分布，并進行了聲傳感器位置的驗證試驗，同時對國外專家的意見進行了回復(fù)。

2）充分利用國際會議收集信息和交流意見

項目組積極爭取到每年參加 ISO/TC20/SC14全體會議和WG2小組會的資格，同時，適時邀請各國專家或受邀參與國外研討會，在會議上進行技術(shù)討論并實地參觀試驗現(xiàn)場。通過討論，充分了解各國專家的意向和意見，特別針對引起質(zhì)疑的一些主要問題，及時做出針對性的解釋，確保各國專家對標準項目提案的肯定。

通過深入研究各國專家廣泛關(guān)注的技術(shù)難點和問題，項目組又提出并增加了混響室容積比、控制點數(shù)、試驗容差等內(nèi)容，并與國外專家達成意見統(tǒng)一，修改標準提案和標準草案。

3）發(fā)起新項目投票并順利通過

2014年4月在日本舉辦ISO/TC20/SC14全體會議后，ISO標準委員會同意該項目進入投票階段，于4月25日至7月25日經(jīng)過為期3個月的各成員國投票，12個成員國中8個國家同意，6個國家派專家參與標準制定，順利通過提案階段（立項）投票，并發(fā)布國際標準新工作項目編號 ISO/NP 19924。該國際標準項目的批準立項，體現(xiàn)了我國在聲試驗專業(yè)的優(yōu)勢地位。

該標準項目組建了以中國專家為項目負責人，包括美國、德國、法國、日本、俄羅斯、巴西等國一流專業(yè)專家參加的國際團隊，將開展為期3年的航天器聲試驗深入研究和標準制定，該標準項目將規(guī)范國際航天器聲試驗方法，統(tǒng)一各國標準中不一致的技術(shù)環(huán)節(jié)，指導(dǎo)各國進行聲試驗，使我國在聲試驗技術(shù)方面引領(lǐng)國際先進水平。

4）開始標準制定

2014年10月，在法國圖盧茲召開的WG2小組會上，項目組代表中國向 SC14提交了 ISO/NP 19924《空間系統(tǒng)——聲試驗》的標準草案，供各國專家討論、修改和完善；12月，項目組再次向SC14秘書處提交了修改后的標準草案。

同時，項目組協(xié)同法國、德國、日本等國外專家和中國運載火箭技術(shù)研究院、重慶大學等的國內(nèi)專家，對標準技術(shù)內(nèi)容進行協(xié)同研究，其中，對標準技術(shù)內(nèi)容中極少提及的混響場填充效應(yīng)進行了研究，策劃開展了相應(yīng)的理論分析和試驗驗證，這將填補國內(nèi)外空白，體現(xiàn)國際一流水平。

4　結(jié)束語

ISO 19924《空間系統(tǒng)——聲試驗》是一項基礎(chǔ)類的標準，具有很強的實用性，它的制定、后續(xù)的發(fā)布和推廣將有助于提高國際范圍內(nèi)噪聲試驗的質(zhì)量，有效避免試驗中各種問題的出現(xiàn)，確保航天器在飛行前在地面經(jīng)過充分的噪聲環(huán)境的考核，以保證航天器的正常運行和設(shè)備、乘員的安全。

我國提出了提高國際標準化水平的戰(zhàn)略決策，為搶占世界技術(shù)發(fā)展的制高點、為中國制造走出去提供了通行證。聲試驗技術(shù)要求和試驗方法已經(jīng)得到驗證并在相關(guān)國家和機構(gòu)的試驗規(guī)范中有體現(xiàn)，盡管如此，只有在世界范圍內(nèi)獲得統(tǒng)一并得到推廣和應(yīng)用，才能體現(xiàn)出現(xiàn)實意義，做到利益最大化。因此，總結(jié)聲試驗技術(shù)制定國際標準（ISO 19924）的經(jīng)驗，探討中國航天將優(yōu)勢技術(shù)成果向國際標準轉(zhuǎn)化的途徑，具有十分重要的意義。

（

）

［1］國家標準化管理委員會.國際標準化教程［M］.北京：中國標準出版社， 2009

［2］ISO 15864 Space system： General test methods for spacecraft， subsystem and units［S］， 2013

［3］ISO 2671 Environmental tests for aircraft equipment：Part 3.4： Acoustic vibration［S］， 1982

［4］IEC 60068-2-65 Environmental testing： Part 2： Methods of test， Test Fg： Vibration， acoustically induced［S］， 1993

［5］GSFC-STD-7000A General environmental verification standard（GEVS） for GSFC flight programs and projects［S］， 2013

［6］MIL-STD-810F Environmental engineering considerations and laboratory tests［S］， 2000

［7］DEF STAN 00-35 Environmental handbook for defence materiel［S］， 1999

［8］ECSS-E-10-03A Space engineering： Testing［S］， 2002

（編輯：許京媛）

The drafting of ISO standard for “Space systems—Acoustic testing”

Sun Wei， Li Tianye， Xiang Shuhong， Qi Yanwen
（Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering， Beijing 100094， China）

China takes an active part in the draft of international standards for space industry.A new item for“Space systems—Acoustic testing” was approved as an ISO standard （No.19924） in 2014， which was deemed as the first ISO standard for environment testing drafted by China.This paper shows how to formulate the standard based on the acoustic testing researches， to share some experience in the cooperation on international standards and their improvement in quality.

acoustic test； ISO standard； formulation and revision of a standard

TB5333+.3； V416.2

C

1673-1379（2015）06-0621-05

10.3969/j.issn.1673-1379.2015.06.010

孫 威（1982—），男，碩士學位，主要從事航天器產(chǎn)品保證和標準化管理工作。E-mail： sw820214@163.com。

2015-04-30；

2015-11-15