一种空间微型质谱仪的芯片级离子源研究

设计了一种空间微型质谱仪用三电极场芯片级离子源结构,该离子源由5层电极板构成气体电离区和离子引出区。采用MEMS技术制备了芯片级离子源原理样机,测试了其电子流、离子流和稳定性。结果表明:该芯片级离子源能够产生0.357 mA以上的电子流,接收到的离子流可以达到527 pA,满足空间探测任务中微小型质谱仪离子源的功能要求。

空间站在轨密封检漏技术研究

空间站除了在地面需要进行充分的总装检漏试验之外,还必须进行在轨运行时的密封检漏,这对于保证航天员的安全和飞行任务的成功非常重要。文章提出了空间站总漏率实时监测技术、空间站结构泄漏点定位与定量检测技术、航天员舱外检漏技术,以及空间站结构泄漏堵漏技术的具体方案和技术途径,并对关键技术做了比较充分的分析。该系统技术的研究与发展能为空间站的在轨泄漏检测提供可靠的保障。

差压检漏系统压力与温度响应的计算分析

文章建立了差压检漏系统物理和数学模型;利用Matlab数值模拟求解非对称的基准物和被测物在不同的充气时间、有效传热面积、对流换热系数和不同的表面辐射率情况下的压力和温度随时间的响应;通过试验舱的计算结果表明:平衡时间越长,基准物和被测物的温度差越小,压差越小;当基准物容积比被测物容积小时,可以通过增大被测物的有效传热面积、表面的对流换热系数和辐射率来缩短温度平衡时间,减小二者压差。

电推进系统工质氙气充装特性试验研究

文章介绍了卫星电推进系统工质氙气充装特性试验系统及测试方法,开展了氙气充装饱和蒸气压,气相及超临界状态PVT充装特性试验研究,建立了新的氙气饱和蒸气压方程,拟合得到了氙气的临界压力,并与其他研究机构的试验数据进行了比较分析。氙气饱和蒸气压试验结果与NIST方程计算值的相对偏差小于0.2%,发现并验证了NIST方程计算值在近临界区的偏差最高达到6 k Pa。试验数据为建立氙气充装加注预估模型奠定基础,为卫星电推进系统充装加注及在轨应用提供重要的参考。

基于质谱分析的航天器工质原位检漏技术研究

航天器推进系统、热控系统、环控系统及流体回路系统有严格的泄漏指标要求,基于质谱分析的检漏方法存在本底信号干扰及重复性较差等难点,建立了工质原位检漏方法的理论模型,分析了质谱室直接进样与分流进样的特点,确定了分流进样的技术方案;通过试验,获得了大气环境取样条件下质谱室工作压力与本底信号的关系;同时,通过氦气、氪气、氙气等标准漏孔重复性试验获得了工质气体校准系数与本底信号的关系,并验证了系统检漏灵敏度满足航天器检漏要求。

航天器电推进系统氙气工质充装特性模型与评估

氙气充装特性计算与评估是航天器电推进系统应用的关键因素之一,通过试验及应用国内外试验数据库,建立了氙气工质全区域修正性的经典热力学状态方程、经验方程及多参数方程,比较分析了三种不同计算模型在单相区、临界区及超临界区与试验数据的偏差,新建立Helmholtz方程计算的压力密度,与试验数据比较,该模型比NIST方程有更高的精度,通过比较分析验证了计算模型的正确性与高精度,完全能满足电推进系统氙气工质充装特性数值模拟与预估的要求。

航天器红外成像检漏方法研究

红外成像检漏技术以其独特的优势在航天器检漏领域有良好的发展应用前景。文章分析了红外光谱吸收成像检漏方法、红外光声成像检漏方法及红外热成像检漏方法的基本原理与应用实例,分析研究了这几种不同红外检漏方法的特点及在航天器检漏中的应用范围,并为实施航天器红外检漏方法提供了研究思路与途径。

差压检漏系统仿真试验研究

文章建立了差压检漏系统检测过程的数学物理模型,并通过系统仿真计算了不同容积基准物和被测物在环境温度变化的条件下的差力压和温度差,计算结果表明:当环境温度恒定时,大容积基准物比小容积基准物对泄漏响应值更大,对同一精度的差压传感器测试精度更高,当环境温度均匀变化时,基准容积越小,与被测物的差压值越大,温度差也越大,但可以用温度补偿的办法来计算差压。

非对称基准物与被测物差压检漏系统试验研究

文章分析了环境温度变化对差压检漏系统的影响。通过建立差压检漏系统试验平台,研究了非对称基准物和被测物差压检漏系统零漂试验和被测物接标准漏孔试验。试验结果表明:对非对称基准物与低漏率的被测物产生的差压在滞后温度补偿后进行最小二乘拟合可以消除环境温度变化产生的干扰,同时线性补偿的效果更好,误差更小;不同容积的基准物对相同漏率的被测物差压曲线在温度补偿前没有线性,但温度补偿后都能获得明显的线性;滞后温度补偿与即时温度补偿获得的线性基本相同,但滞后温度补偿比即时温度补偿产生的标准差更小,误差更小;多点平均温度补偿比单点温度补偿的效果更好,误差更小。

温度场对飞船压降检漏的影响与优化测试方法

文章建立了基于FLUENT平台的飞船密封舱体压降检漏的模型;计算并研究了密封舱内气体温度随环境温度的变化规律和气体温度在稳态下的空间分布规律,试验、计算结果表明了计算模型与试验模型的一致性;温度场对压降检漏影响很大,越接近平均温度的测点修正压降线性越明显,计算漏率的误差越小。

航天器舱体差压检漏系统研究

传统的差压检漏系统要求基准件和被检件大小、材料和形状都完全相同,所以其应用范围受到了很大限制。为了满足新型航天器舱体总漏率测试要求,本文研究了一种非对称基准物差压检系统,推导了差压检漏的温度补偿公式,并利用高精度的温度计和差压计进行了原理实验。实验结果表明,该差压检漏系统满足新型航天器舱体总漏率测试要求。

运输包装箱的多载荷减振设计研究

目的考虑降低成本,提高效率,面向卫星产品型谱的通用式包装箱设计势在必行。如何确定和选用一种适应于不同载荷特性的减振方案,成为航天器运输减振设计的关键点和技术难点。方法针对这一问题,分析了目标产品的尺寸接口和质量特性,对卫星不同舱段运输工况进行了振动特性分析和试验。结果在此基础上设计了一种适用于3种卫星舱体、4种运输状态通用的包装箱减振分系统,并对装载尺寸参数进行了优化。系统一阶垂向频率不高于5.8 Hz。结论运输试验数据表明新型减振系统对航天产品的减振效果满足要求。

航天器推进系统差压检漏技术研究

文章研究了一种非对称基准物差压检漏技术,估算了差压检漏技术在推进系统检漏工况下的检漏灵敏度,并在2MPa和20MPa两种压力下进行了实验。实验结果与理论计算结果接近,实验结果表明该技术能够满足部分航天器推进系统总漏率测试要求。

包装箱正压环境下航天器总漏率检测技术

在总装测试中,多采用氦质谱非真空累积检漏技术在常压环境下对航天器的密封性能进行检测。检漏过程中由于自然环境大气压的变化,作为收集氦气的检漏容器——包装箱箱体可能需要承载负压,因此设计包装箱时须增强包装箱结构,会导致箱体自重过大。文章对正压环境下氦质谱非真空累积检漏技术进行研究,对该方法的可行性、测量精度和误差进行理论分析和试验验证,意在证明正压法检漏的可行性,进而优化航天器包装箱结构。结果表明:该方法适用于航天器总漏率检测,能避免泄漏检测过程中航天器包装箱因承载负压而发生损坏,可为航天器包装箱的减重设计提供参考。

基于气相色谱法的电推进航天器氙气泄漏检测系统

为了能够对电推进航天器加注后的泄漏进行检测，对氙气泄漏检测方法和关键技术进行研究，研制了一套基于气相色谱法的氙气泄漏检测系统。试验结果表明，氙气体积分数在1×10-7～5×10-4之间时，系统可以定性定量判断氙气的真实泄漏量（1.0×10-5～5.0×10-2Pa·m3·s-1）；而当氙气体积分数超过5×10-4时，则应定性判断电推进系统有大泄漏（泄漏量＞10-2Pa·m3·s-1）。检测系统能够满足电推进航天器加注后泄漏检测任务的要求。

无油泵对检漏系统有效最小可检漏率影响研究

真空检漏技术广泛应用于航天、航空、核工业等军工行业的密封产品测试,近些年,无油真空泵逐步代替了油封式机械泵作为检漏系统的前级泵。无油泵作为前级泵具有清洁无油的优点,但实践中经常出现检漏系统本底异常升高、检漏系统有效最小可检漏率与理论分析结果相差较大的情况。本文从检漏系统有效最小可检漏率的影响因素入手,结合容积式真空泵工作原理,分析了无油泵对检漏系统有效最小可检漏率的影响原因,并进行了实验验证,给出了改进建议。

气相色谱法在电推进航天器泄漏检测中的应用研究

本文对电推进航天器加注后氙气泄漏技术进行研究,给出基于气相色谱法泄漏检测技术方案。搭建实验平台,通过试验验证了气相色谱法检测电推进航天器泄漏的可行性。

透射式烧蚀激光推力器羽流场分析研究

本文采用蒙特卡洛方法,针对透射式烧蚀激光推力器真空羽流流场进行分析研究。基于烧蚀工作原理,构建了透射式激光推力器喷射理论模型,对其真空羽流流场进行了数值模拟,获得了羽流场变化过程及流场分布情况。将模拟结果与实验结果进行了比较,结果表明模拟结果与实验结果符合性良好。本文为搭载激光推力器卫星羽流场以及敏感表明污染分析提供理论基础。