航天器密封舱内真空测量技术改进

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1、第28卷第l期航天器环境工程2()11f}2JSPA(’F(’RAFTENVIRONMENTFN(jINFrRING63航天器密封舱内真空测量技术改进王正义，杜春林，常冬林(中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要：文章针时在空间环境模拟器水平舱进行人一船-／i＆．联合试验中出现的电容薄膜真空规测量偏差问题进行了分析，确定了真空测量系统所存在的问题是由于真空规使用方法不当，并对系统进行了针对性改造。改造后系统圆满地完成了人一船-／It联合试验中的压力测量。关键词：压力测量；真空规；载人航天器；联合试验中图分类号：V416．6；TB771文献标识码：8文章编号：16

2、73-1379(2011)01—0063-04DoI：10．3969巧．issn．1673—1379．2011．01．0120引言飞船轨道舱．航天服一航天员在热真空环境下联合试验【lJ(以下简称“人．船一服联合试验”)是为保证航天员在轨出舱活动顺利进行在地面的主要试验之一。该试验要求飞船轨道舱(以下简称“轨道舱”)放置在KM6水平舱C舱(以下简称“水平舱”)内，航天员着航天服进入轨道舱，进行热真空环境联合试验。试验时，将水平舱通过真空粗抽机组从一个大气压力环境抽到10Pa以下的真空环境，然后轨道舱向水平舱放气进行泄压；当泄压到两舱之间的压力差值满足要求时，航天员打开轨道舱舱门，模

3、拟在轨出舱活动。因此试验中必须能够准确地测量轨道舱内的压力值。为了完成该试验，除了对水平舱进行了相应的改造外【2】，也研制了轨道舱内的压力测量系统，采用高精度电容薄膜真空规作为轨道舱内压力的测量仪器。该种真空规已经应用在多台空间环境模拟器中，并且完成了多项型号试验，真空规工作正常，测鼍数据准确。然而在进行人．船．服联合试验前的调试中，却发现真空规的测量数据出现较大偏差。本文对处于真空环境中的密封舱的舱内压力(在105～10Pa范围内变化)测量所存在的问题进行了分析，并对压力测量系统进行改造。l密封舱内压力测量系统组成在人．船．服联合试验中，轨道舱在试验期间处于真空环境中，轨道舱在

4、泄压开始时舱内压力为一个大气压，即105Pa，在泄压结束后压力降低到10Pa。因此真空规的测量范围必须满足105～10Pa的要求【3J。通过分析国内外的所有真空测量产品，认为A、B两种电容薄膜规能够满足要求，并且该两种规量程互补，其技术指标见表l。表l所选真空规的技术指标TablelTechnicaldataoftheselectedvacuumgauges真空规型号量程分辨率精度±0．20％A10～105Pa0．00l5％F．S．ofreading±0．20％Blo．I～10sPa0．00l5％F．S．ofreading选用两种真空规共同使用主要是基于如下考虑：1)A规的测量下

5、限虽然名义上可以达到10Pa，但是根据以往我们使用的经验，真空规的测量读数在接近lOPa极限时存在较大的误差。2)B规的量程为100～103Pa，比较窄，但lOPa恰好为其量程的中间部分，在该压力段其测量的准确度较高。3)两种规使用方法如下：在压力105～103Pa范围内，利用A规测量压力；在压力103～lOPa范围内，利用B规来测量压力。测量系统原理如图l所示。每种型号的真空规各用2只(一用一备)。4只真空规吊挂在轨道舱内适当位置，真空规的测量信号先通过轨道舱穿舱收稿日期：2010．08．16作者简介：王正义(1973一)，男，硕士学位。目前从事载人航天领域科研生产管8[．Z-

6、作．联系电话：(010)68745229。航天器环境工程篼28卷密封插头，再通过水平舱穿墙密封插头引出到水平舱容器外，与配套真空计ACMl000连接。ACM1000真宅计输出的模拟量信号通过控制系统的PLC进入测控计算机中。图I真窄规的安装位置不意罔Fig．1Schematicdiagramofthevacuumgaugepositionintheorbitcabin2压力测量系统调试中的问题按照图l对压力测量系统安装完成后，开始对系统进行调试，系统调试中压力测量曲线见图2。从图中可见，当A规达到l000Pa并且继续向下测量数据时，B规仍然处于满晕程状态，其测量数值没有变化。当A

7、规的测量数值在300Pa左右时，B规才开始测量数据。两只真空规的测量数据不仅没有平稳衔接，而且各自所测得的数值偏差较大，甚至在A规的数值已经显示为负值(超出了量程的下限)时，B规仍然在测量数据。在最后一次调试还出现了A规的测量数值为200Pa，而B规的测量数值还停留在满量程阶段，没有开始测量。即两个真空规不仅测量不同步，而且测量值偏差比较大。图2系统调试中的压力测照曲线Fig．2P麟u化curveswithgaugesAandB3舱内压力测量系统改进3．1原因分析在系统调试出现问