ZM-4300光学遥感器空间环境模拟试验设备研制

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1、第27卷第4期航天器环境工程2010年8JSI’ACECRAFTENVIRONMENTFNGINEFR盯vG481ZM．4300光学遥感器空间环境模拟试验设备研制杨建斌，刘玉魁，王先荣，张丈瑞，柏树(兰州物理研究所，兰州730000)摘要：ZM-4300光学遥感器空间环境模拟试验设备针对航天光学遥感仪器空问环境模拟试验而设计制造，可进行航天光学遥感仪器的热光学、热真空、热平衡及热循环等空间环模试验。设备包括8个主要分系统；具有液氮和机械制冷两个制冷流程；真空容器24h累积污染量不大于1．36g／cm2．关键词：空间环境模拟器；光学遥感器；

2、热沉；污染量中图分类号：TP732：V416．8文献标识码：B文章编号：1673-1379(2010)04-0481叫DOI：lO．3969／j．issn．1673．1379．2010．04．016O前言为了验证航天器设计的正确性及提高在轨运行的可靠性，在航天器研制过程中，必须在地面模拟航天器飞行所处的空间环境，并在这些环境下做充分的试验。经验证明：约70％的航天器故障是由于空间环境的影响造成的【l】。故建造环境模拟与试验设备是航天技术的一个重要组成部分。空间光学遥感器是重要的航天有效载荷，除了具有一般的有效载荷特点之外，还有其鲜明的特殊

3、性：1)温度变化会影响相机焦平面的位置。在热光学试验中，要得出温度值与成像效果之间的关系，以便对相机成像进行修正，进而得到清晰的照片图像。这对试验设备的温控精度提出了很高的要求：10"--50℃，设备温控精度±l℃。2)光学遥感器载荷对污染十分敏感，试验中的超标污染将导致光学系统报废，严重影响航天计划的执行。要求设备连续24h运行累积污染量R<2xlO培g／cm2。3)光学遥感器载荷试验过程中对振动很敏感，必须隔断任何振动。我国有各类大中小型空间环模试验设备，如KM系列、ZM系列、RZM系列等，其中KM6是我国目前最大的空间环模试验设备【

4、2】，设备主容器直径西12m。以上这些设备大多是通用的真空热试验设备，专门针对光学遥感器载荷的大型真空热试验设备尚不多见。ZM-4300光学遥感器空间环境模拟试验设备针对航天光学遥感仪器空间环境模拟试验而设计制造，可用于模拟太空的高真空、外热流与冷黑环境，进行航天光学遥感仪器的各种空间环模试验。设备具有多种试验模式，能够完成热光学、热真空及热平衡试验，还具有进行常压热循环试验的功能。设备对温度控制精度、污染控制和振动隔断给予了充分考虑与解决。1设备系统组成ZM-4300设备主要由8个分系统组成：真空容器分系统，真空抽气分系统，热沉分系统，

5、液氮制冷分系统，机械制冷分系统，加热分系统，参数测量分系统及控制管理分系统。1．1真空容器分系统真空容器为卧式圆筒形，筒体内径4,4．3m，总长约lore，封头为椭球形封头，筒体和封头材料均为OCrl8Ni9：容器中心高2．8m。真空室大门由椭球形封头与法兰焊制而成，大门法兰外圆直径4,4．6m，截面为矩形；真空室大门为电动悬吊式，侧向平移开启。为了阻断振动通过大门传至试验载荷，容器大门悬挂机构具有卸载隔振功能。真空容器底端中心有通光口径为西1．0m的光学窗口，侧面有咖1800IBm太阳模拟器辅助简体接口、两个收稿日期：2009．12．0

6、2；修回日期：2010--07．27作者简介：杨建斌(1966一)，男，硕士学位，从事低温技术及空间环境模拟试验设备研制工作．E-maihyanguan969@126．tom．482航天器环境工程第27卷咖1074mm低温泵接口及通径DN600mnl粗抽及预抽接口。设有满足使用要求的其他各种接口法兰。容器总漏率为7．2×10～Pa·m’／s。真空室外侧覆设保温隔热层，可以阻隔外界热量传入真空室，防止在常压热循环试验时真空室简体外壁结露、结霜。1．2真空抽气分系统抽气系统是设备获得真空环境的手段。抽气主泵采用2台抽速45000L／S低温泵，

7、粗抽系统由2套ZJP600罗茨泵．H150滑阀泵系统和2套F1500分子泵单元组成。真空系统工作原理如图l所示。111．真空室：2．DNl070插板网；3．TMl000低温泵；4．DN600捕板阀；5．液氮冷阱；6．FIS00分子泵：7．JZJ30罗茨泵机组；8．ZJ600罗茨泵；9．机械泉冷阱：10．H150滑阀泵；11．四级质谱仪；12．放气阀；13．真空计量点；14．罗茨泵机组前冷阱；15．低温泉再生抽气机组(配LH15PC瓜式真守泵)；16．再乍加热器(低温泵配件)；17．高纯氮气源：18．自增爪液氮杜瓦(与液氮流程稳压增雎杜瓦共

8、用)；19．阻力器；20．调节阀；21．2XZ-4直联泵。图1真空系统抽气原理图Fig．1Thevsg：uumpumpingsystem真空机组抽气过程：罗茨真空泵机组由105Pa(即大气)抽