Thermische Vakuumtestkammer

Thermische Vakuumtestkammer

Wenn Satelliten, Raumsonden und andere Raumfahrzeuge im Weltraum operieren, befinden sie sich in einer thermischen Vakuumumgebung aus Hochvakuum, kaltem Schwarz und Sonnenstrahlung. Der Simulationstest für die thermische Vakuumumgebung ist eine sehr effektive Bodentestmethode zur Simulation der thermischen Vakuumumgebung (Hochvakuum, kaltes Schwarz, Sonneneinstrahlung, hohe Temperatur und andere Umgebungen) des Weltraums.

Der Vakuum-Wärmetest ist der allgemeine Begriff für den thermischen Gleichgewichtstest von Raumfahrzeugen und den thermischen Vakuumtest. Der vakuumthermische Umgebungssimulationstest von Raumfahrzeugen ist zu einem der wichtigsten Glieder in der Entwicklungsphase von Raumfahrzeugen geworden. Es kann die Rationalität des thermischen Kontrolldesigns von Raumfahrzeugen wie Satelliten testen, das Designmodell ändern, den Betriebszustand von Instrumenten und Geräten im Raumfahrzeug sowie die Abstimmung und Arbeitsleistung zwischen Subsystemen überprüfen. Gleichzeitig kann es auch dazu verwendet werden, die Funktion und den Herstellungsprozess von Raumfahrzeugen zu überprüfen, mögliche Konstruktionsfehler des Raumfahrzeugs aufzudecken und den frühen Ausfall des Raumfahrzeugs aufzudecken.

In der Entwicklungsphase müssen alle Raumfahrzeuge Simulationstests für eine thermische Vakuumumgebung durchlaufen. Für das Raumfahrzeug in der ersten Musterentwicklungsphase ist es notwendig, den Vakuum-Wärmetest auf Qualifikationsniveau durchzuführen. Für das gestartete Raumfahrzeug ist es unabhängig davon, ob es sich um den ersten oder wiederholten Start handelt, erforderlich, den thermischen Vakuumtest auf Akzeptanzniveau durchzuführen.

1. Thermovakuumtest

Der thermische Vakuumtest für Raumfahrzeuge kann in einen thermischen Vakuumtest auf Identifizierungsebene und einen thermischen Vakuumtest auf Akzeptanzebene unterteilt werden.

Der thermische Vakuumtest auf Qualifikationsniveau richtet sich hauptsächlich an Raumfahrzeuge in der Entwicklungsphase. Sein Zweck besteht darin, die Struktur und Arbeitsleistung des Raumfahrzeugs sowie seine Fähigkeit, Umweltbelastungen standzuhalten, zu bewerten und die Rationalität seines Designs zu überprüfen. Der thermische Direkt-Weltraumtest auf Akzeptanzniveau richtet sich hauptsächlich an Raumfahrzeuge, die normal oder gestartet sind. Der Zweck besteht darin, potenzielle Mängel in der Material- und Prozessfertigungsqualität des Raumfahrzeugs aufzudecken, um die Zuverlässigkeit des Raumfahrzeugflugs zu verbessern.

Ausländische Standards, die häufig bei thermischen Vakuumtests von Raumfahrzeugen verwendet werden, umfassen den US-Militärstandard mil-std-1540 (Versionen B, C, D, E) und den Standard der Europäischen Organisation für Raumfahrtnormung ECSS-E-10-03A.

Es gibt gewisse Unterschiede bei den Testmethoden des thermischen Vakuumtests, die in verschiedenen Versionen des US-Militärstandards mil-std-1540 festgelegt sind. Unter anderem schreibt MIL-STD-1540C-1994 vor, dass die Anzahl der Testzyklen 25 und die Gesamttestzeit 300 Stunden beträgt, was in mehreren Versionen die strengste Testmethode darstellt. Im Vergleich zu der in der neuesten Version von MIL-STD-1540E-2002 angegebenen Testmethode wurde sie erheblich reduziert, und die Anzahl der Zyklen ist mit mindestens 3 angegeben, und die Gesamttestzeit beträgt mindestens 28 Stunden.

2. Entwicklungsstand von Vakuum-Thermotestgeräten

Die Vakuum-Wärmetestausrüstung wird hauptsächlich zur Simulation des Hochvakuums, der Kaltschwarzumgebung und der externen Wärmeflussumgebung des Weltraums sowie zur Simulation der Vakuum-Wärmetestumgebung wie dem Wärmegleichgewichtstest und dem Wärmevakuumtest von Raumfahrzeugkomponenten, Subsystemen usw. verwendet das ganze System.

2.1 Zusammensetzung der Ausrüstung

Vakuumthermische Prüfgeräte bestehen hauptsächlich aus einem Vakuumgefäß, einem Vakuumpumpsystem, einem Kühlkörper, einem Stickstoffsystem, einem externen Wärmeflusssimulationsgerät (oder einer Hochtemperatur-Wärmequelle), einem Temperaturkontrollsystem, einem Mess- und Kontrollsystem und einem Hilfssystem (Kühlwassersystem). , Gasquellensystem usw.). Je nach konkretem Verwendungszweck unterscheiden sich auch die Größe und Zusammensetzung der Geräte.

2.2 Vakuumsimulationstechnologie

Das Vakuum-Thermoprüfgerät erreicht den vorgegebenen Vakuumgrad, der durch das Vakuumpumpsystem realisiert wird. Das Vakuumpumpsystem besteht im Allgemeinen aus mechanischen Pumpen, Molekularpumpen, Kryopumpen, Ventilen und anderen Zusatzgeräten. Mechanische Pumpe als Vorstufe des Systems

Einheit, die zum Vakuumvorpumpen verwendet wird; Die Molekularpumpe ist die Hochvakuum-Hilfspumpe des Systems. Wenn der Vakuumgrad des Behälters weniger als 10 Pa beträgt, starten Sie die Molekularpumpe; Als Hauptvakuumpumpe des Systems führt die Kryopumpe Hochvakuumpumpen aus, um das Vakuum im Behälter auf das für den Test erforderliche Niveau zu bringen.

2.3 Kaltschwarz-Simulationstechnologie

Die unendliche Weltraumumgebung entspricht einem absoluten schwarzen Körper, der jede Strahlung absorbieren kann. Der Raum ist eine kalte schwarze Umgebung mit einer Temperatur von 3 K und einem Absorptionskoeffizienten von 1. In der thermischen Vakuumtestausrüstung wird er verwendet, um die kalte und schwarze Umgebung im Weltraum zu simulieren

Das Gerät wird als Kühlkörper bezeichnet.

Gegenwärtig besteht der Kühlkörper üblicherweise aus einer Rohrbodenstruktur aus Aluminium, Rotkupfer oder Edelstahl, und seine Oberfläche ist mit schwarzer Epoxidharz-Mattfarbe mit hoher Absorptionsfähigkeit beschichtet, um eine optimale Wärmeübertragungseffizienz zu erreichen. Gleichzeitig wird flüssiges Chlor mit 77 K als Kältequelle verwendet, sodass der Kühlkörper die in der Norm festgelegten Anforderungen erfüllen kann, dass die Temperatur des Kühlkörpers nicht höher als 100 K ist und der Absorptionskoeffizient der inneren Oberfläche größer ist als 0,9. Je nach Größe der Wärmelast des Raumfahrzeugs kann flüssiges Helium auch als Kältequelle verwendet werden, um eine niedrigere Kühlkörpertemperatur zu erreichen. Wenn nur ein zyklischer Vakuum-Wärmetest bei hohen und niedrigen Temperaturen erforderlich ist, kann auch mechanische Kühlung verwendet werden, wenn die niedrige Temperatur des Tests nicht weniger als -70 °C beträgt.

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