差压式空间站在轨泄漏监测技术研究

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1、第２２卷第４期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．４２０１６年８月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｕｇ．２０１６差压式空间站在轨泄漏监测技术研究孙伟，孟冬辉（北京卫星环境工程研究所，北京１０００９４）摘要：研究空间站在轨泄漏监测技术是载人航天器在轨检测和安全防护技术的重要组成部分，对保证航天员的生命安全具有十分重要的意义。以差压传感器为核心，建立舱体内置式非对称基准物的原理样机，经过压力变化检漏及不确定度评定分析和模拟泄漏检测实验得出该方法的检漏灵敏度及其泄漏监测的可行性和有效性。研究结果表明，差压式空间站在轨泄漏监－３３－２３测技术精度高，其４ｈ检漏灵敏度约为２?５×１０Ｐ

2、ａ·ｍ／ｓ，可检约１０Ｐａ·ｍ／ｓ以上的泄漏，方法可行，检测有效，可为后续工程研制提供参考。关键词：差压；空间站；检漏中图分类号：ＴＢ７７４；ＴＢ７１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０４⁃０４７７⁃０６ＳｔｕｄｙｏｎＳｐａｃｅＳｔａｔｉｏｎＯｎ⁃ｏｒｂｉｔＬｅａｋＤｅｔｅｃｔｉｏｎｂｙＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰｒｅｓｓｕｒｅＭｅｔｈｏｄＳＵＮＷｅｉ，ＭＥＮＧＤｏｎｇｈｕｉ（ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅｃｒａｆｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｐａｃｅｓ

3、ｔａｔｉｏｎｏｎ⁃ｏｒｂｉｔｌｅａｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｃｒａｆｔｏｎ⁃ｏｒｂｉｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｓａｆｅｔｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｗａｓｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｔｏｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆａｓｔｒｏｎａｕｔ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒａｓｔｈｅｃｏｒｅ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｉｏｒｄｉｓｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｄａ⁃ｔｕｍｃｕｂａｇｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｆｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈ

4、ｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｌｅａｋｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｌｅａｋｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｗｅｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｎｇｅｌｅａｋｄｅｔｅｃ⁃ｔｉｏｎ，ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｌｅａｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅ－３３ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｙｈｉｇｈ，ｔｈｅｌｅａｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｉｓａｂｏｕｔ２?５×１０Ｐａ·ｍ

5、／ｓｉｎ－２３ｆｏｕｒｈｏｕｒｓ，ａｎｄｔｈｅｌｅａｋｒａｔｅｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１０Ｐａ·ｍ／ｓｃａｎｂｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗｈｉｃｈｍａｙｓｅｒｖｅａｓａｇｏｏｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎ；ｌｅａｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎ空间站的运行安全和航天员的生命安全带来巨大１引言威胁。如１９７１年苏联联盟⁃１１号飞船因密封舱漏［２］随着载人航

6、天技术的发展，空间站以其长期气，舱内压力降低而使三名航天员丧生；１９８６有人值守的特殊性，对可靠性的要求越来越高，其年美国挑战者号航天飞机因密封圈失效导致助推运行的密封性成为保证可靠性、保证航天员生命火箭上的连接组件燃料泄漏而发生爆炸，造成机［１］［２］安全的重点。由于空间站在发射入轨和运行毁人亡的重大灾难。和平号空间站在１９９７年过程中将受到振动、高低温交变、微流星及空间碎６月因货运飞船对接一舱段出现泄漏，最后导致［３］片等空间环境的影响，舱体等密封结构可能产生该舱段封闭弃用。２００４年１月国际空间站美［４］腐蚀、损伤甚至穿孔等现象，造成舱体泄漏，将给国命运舱窗体部分

7、的软管发生泄漏故障。因收稿日期：２０１６⁃０２⁃１４；修回日期：２０１６⁃０５⁃２３基金项目：载人航天预先研究项目（０２０１０９）作者简介：孙伟（１９８４－），男，硕士，工程师，研究方向为航天器检漏技术。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｕｎｗｅｉ８４＠１６３．ｃｏｍ４７８载人航天第２２卷此，研究空间站在轨泄漏监测技术以及时准确地内压力的差值ΔＰ，基准物温度为Ｔ，而舱体温度ｔ１发现泄漏的发生和泄漏量的大小，对保证航天员为Ｔ。则利用公式（１）计算得出舱体温度补偿后２生命安全具有十分重要的意义。的压力变化值，再经公式（２）可算得密封舱体总［１０⁃１１］差压泄漏