KM5A空间环模试验设备研制

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1、第27卷第4期航天器环境工程2010年8』]SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING485jI__III：。II,曼鼍曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼!曼曼曼皇量曼曼曼毫KM5A空间环模试验设备研制彭光东，齐晓军，陈丽(上海卫星工程研究所，上海200240)摘要：KM5A空间环模试验设备主要用于为航天器进行地面模拟试验提供真空、冷黑及太阳辐射等空间环境．设备主要包括真空容器、真空抽气系统、热沉．氮系统、测量及数据采集系统，外热流模拟系统等．文章概要介绍了该试验设备的系统组成、主要性能指标及关键技术．关键词：空间环境

2、模拟；地面试验设备；真空热试验中图分类号：V416．8文献标识码：B文章编号：1673-1379(201o)04--0485-04Dol：10．39694．issn．1673—1379．2010．04．0170引言为满足卫星研制的需求，2005年我国由上海卫星工程研究所抓总，北京卫星环境工程研究所等单位参与新建了一套KM5A空间环模试验设备。该设备为立式，尺寸4'7．6mx13．2m，主要由真空容器、真空抽气系统、热沉、氮系统、测量及数据采集系统以及星上外热流模拟系统6个分系统组成。该设备的建成可以满足大中型航天器真空热试验和大型部

3、组件展开试验的要求，为我国航天器研制任务的快速发展提供了有力的保障【l】。1系统主要实际性能指标1)系统空载极限真空度：<7．5x10巧Pa；2)热沉有效尺寸：4,6．8mx8．81113)热沉温度：<100K；4)环境参数测量通道数：800路(可扩展)；5)外热流模拟器通道数：100路。2设备组成2．1真空容器KM5A空间环模试验设备的真空容器全部由不锈钢(0Crl8Ni9)制成，结构为立式圆柱体。容器的直径4'7．6m，高13．2m，直筒段高度为8．8m。容器壁厚20mm，大门和封头的壁厚为25mm，容器的圆柱度为12mm。容器

4、上端开有直径达4'7．6m的顶盖，顶盖用行车吊装开启，法兰厚180mm，平面度为lmill。为了便于人员的进出，在直筒段一侧开有1mx2m的侧门，侧门的门体为平面结构，采用铰链安装方式，容器的所有密封圈均采用氟橡胶制成。容器内表而粗糙度为0．8，整个容器还开有近20个法兰孔以满足真空设备安装和试验要求。为保证容器的结构强度，在容器外侧焊接有环形加强筋。真空容器的所有焊缝均通过氦质谱法进行检漏，总漏率小于1xlO～Pa．m3／s[21。真空容器内安装有试件支撑平台，可承载6000kg的静态试件，具有隔振功能。在容器内设有安装试验件的6

5、个吊点，每个吊点可承载最大重量为l500kg。2．2真空抽气系统真空系统由粗抽真空机组、辅助抽气系统和高真空抽气系统3部分组成。系统原理见图l。粗抽机组由6台H150滑阀泵、4台ZJBl200罗茨泵和1只直径咖lm的液氮冷阱组成。单台H150滑阀泵的抽速为150L／s，Z喝1200型罗茨泵的抽速为l200L／s。整个粗抽机组可以在45min内将容器内压力由常压抽到3Pa。在系统中还配备了～套辅助抽气系统，该系统由1台F250／1500收稿日期：2010．01．27；修回日期：2010-084)5作者简介：彭光东(1978一)，男，主

6、要从事空间环境模拟试验技术研究和设备研制．E-mail：penggd509@gmail．COrn．航天器环境工程第27卷涡轮分子泵、l台F400／3500涡轮分子泵以及一套前级机组组成，主要用于容器的辅助抽气和真空检漏。高真空系统采用3台G．M制冷机低温泵作为主泵，每台低温泵的口径为咖l320mm，抽速(对氮气)可达50000L／s，同时配备了无油干泵用于低温泵的再生。在容器空载状态下，启动低温泵进行高真空抽气后，在3h内即可将容器内真空度降至7．5×104Pa。图1真空系统原理图Fig．1Theprinciplediagramof

7、vacuumpumpingsystem大型真空试验设备研制成功的关键是控制容器的总漏率、减少容器的放气量，为此，配备了氦质谱检漏仪和四极质谱计对系统的总漏率进行检测，并对容器的内表面进行多次抛光和清洁p叫。2．3热沉在真空容器内安装有模拟空间冷黑环境的热沉。热沉的外侧安装有防辐射屏，内表面喷涂特制黑漆，吸收率a。为0．95±0．02，半球发射率sh≥0．90，热沉液氮管通入液氮后，温度低于100K。主容器段热沉直径4,6．8m，高8．8m，共分为6部分，分别是顶盖热沉、上热沉、中热沉、下热沉、底部热沉和防污冷屏。整个热沉共有4000

8、多个焊口。热沉的设计热负荷为70kW，材料选用不锈钢异型管加紫铜翅片，管内的最大承压为0．8MPa。为确保热沉研制的一次性成功，加-T阶段即对所有的焊缝和接口都采用氦质谱检漏仪进行检漏，对每道焊缝进行X光探伤，并对每节热沉进行液氮冷热