航天器密封舱真空热试验用压控系统设计与实现

《航天器密封舱真空热试验用压控系统设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航天器环境工程第27卷第6期708SPACECRAFTENvIRoNMENTENGlNEERnqG2010年12月航天器密封舱真空热试验用压控系统设计与实现陈涛1，王正义2，许忠旭1(1．北京卫星环境工程研究所，北京100094：2．中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要：带有密封舱段的航天器在进行真空热试验时，经常需要对密封舱内压力进行调节控制。压控系统具有泄压、复压，稳压功能，可以实现密封舱内压力调控的目的。文章详细介绍了某型号真空热试验用密封舱压控系统的结构原理及设计方法，同时解决了真空低温环境下真空管路的隔热与密封难题。通过模拟测试对系统主要

2、指标进行了验证，结果表明系统能够满足试验要求。关键词：真空热试验；密封舱；压控系统；隔热中图分类号：V416．5文献标识码：B文章编号：1673-1379(2010)06-0708-03DoI：10．3969，j．issn．1673—1379．2010．06．0080引言带有密封舱段的航天器在进行真空热试验时，为了避免舱内气体对流换热对热试验的影响，需要通过压控系统对密封舱内压力进行调节控制。乐控系统的主要功能是：对密封舱内的压力进行调控，维持舱内压力在一目标值；按照一定的速率要求实现密封舱内压力的泄压或复压过程。压控系统研制的难点是对密封舱内压力变化速率的控制：在一

3、定的泄压或复压时间内，不同阶段的变化速率要求有所不同，同时还要解决低温环境下的真空密封、管路绝热等问题。近年来，北京卫星环境工程研究所自主研制的压控系统已多次成功应用于带有密封舱段的真空热试验中，系统的性能随着试验的要求不断地改进和完善，其自动化程度也不断提升。本文以某型号热试验时密封舱压力控制要求为背景，详细介绍了压控系统的设计与实现过程。l压控系统技术要求压控系统主要技术指标如下：1)压控系统可以控制密封舱内压力在30～33kPa之间；2)能够将密封舱内空气压力在30min内从30kPa泄压至10kPa，或从10kPa复压至30kPa。2压控系统设计方案2．1总体

4、方案根据技术指标的要求，压控系统的主要功能是：对密封舱内的压力进行调控；完成密封舱的泄复压过程。整套压控系统由真空系统、充气系统、真空测量系统、测控系统等4部分组成，结构原理如图l所示。蓍里]鼍崮圆国环模容器图1压控系统结构原理图Fig．1Configurationofthepressurecontrolsystem真空系统和充气系统是整套压控系统的核心部分：前者完成对密封舱的抽气过程和密封舱内压力在30min内从30kPa泄压至10kPa的任务，后者可以向密封舱内补充洁净、干燥的空气，能够在30min内将密封舱内压力从10kPa复压至30kPa，两者共同完成密封舱内

5、的压力控制。泄压过程中气体经过冷阱；复压过程中气体经过复压管路进入密封舱，而不经过冷阱。真空测量系统用于对密封舱内压力快速地测收稿日期：2010．06．08；修回日期：2010．06．28基金项目：航天科技基金资助项目作者简介：陈涛(1980一)，男，硕士学位，从事空间环境试验与模拟技术的研究工作。E-mail：sdchenta02008@yahoo．tom．en。第6期陈涛等：航天器密封舱真空热试验用压控系统设计与实现709量，为测控系统提供准确的测控数据。测控系统能够进行本地和远程的操作控制与参数监视，方便试验操作人员的使用。2．2真空系统设计2．2．1真空机组抽

6、速计算试验过程中压控系统工作的压力范围为101～10kPa，所需要的真空系统的有效抽速可按公x-￡(1)t1】进行计算。T，n鼠=2．3％■v-．苎iro，(1)式中：t为抽气时间，s；V为密封舱容积，m3；＆为真空泵的有效抽速，m3／s；P0为密封舱内初始压力，Pa；P为密封舱内目标压力，Pa；岛为系数。计算得真空有效抽速为&=30．5L／s。在实际使用过程中，真空泵的有效抽速受管道长度、管道内径、阀门、冷阱等因素的影响，会有不同程度的下降。之前进行过的两次压控试验过程的抽气数据如表1所示。从表中可以看出，8L／s抽速的机械泵只有理论抽速的一半左右。在此定义有效抽速

7、和名义抽速的比值为抽速影响系数b，它是表示以上诸因素对真空泵抽速影响程度大小的因子，其数值越小，表示对真空采抽速的影响越大。表l某两次试验时从30kPa泄压至10kPa的相关数据Table1Depressurizationdataintherangefrom30kPathroughlOkPa压力变化真空泵名义实际抽气实际有效抽速影响系数试验范围／kPa抽速厦L·s．1)时间／min抽走g／(L·s-1)b=sos§试验l30-35～9．328604．9O．6l试验230．36～8．548605．30．66根据表l，可知抽速影响系数为0．6左右。在本项