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。

螺杆真空泵转子-泵腔系统热变形分析

以等螺距螺杆真空泵为研究对象,对工作状态下泵腔内各点间隙变化进行研究。建立了工作状态下主动、从动转子和泵腔温度场有限元模型,通过分析得到转子-泵腔系统的温度场和热变形分布情况,并绘制了工作状态下泵腔内各点间隙变化的曲线图。研究结果表明：转子轴向存在较大温差,泵腔相对于转子温度较低。工作状态下泵腔内各处间隙存在较大差异。进气端间隙较大,各点间隙在0.23~0.3mm之间;排气端间隙较小,各点间隙在0.11至0.15mm之间。

基于蒙特卡洛法溅射离子泵泵腔结构研究

采用蒙特卡洛方法对溅射离子泵腔抽气通道内的气体流动规律进行数值模拟。建立了不同溅射离子泵结构的几何模型,计算了气体分子在不同泵腔结构中进出比例,分析了腔结构对反流量的影响,得到了抽气组件在不同泵腔结构中的抽气效率,探讨各种类型腔结构的抽气特点;最后计算了舱体高度对抽气性能的影响。结果表明:在相同条件下,I型泵腔结构抽气性能最好,T型泵腔结构次之,双侧型泵腔结构抽气性能最差。

航天器燃料泄漏定量检测方法研究

本文对航天器燃料泄漏进行分析,针对燃料泄漏定量检测的任务需求给出3种定量检测方法,设计出每种定量检漏的方案、步骤和计算公式。为航天器燃料泄漏的定量检测提供参考。

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FMECA的ZQJ-291H型氦质谱检漏仪可靠性分析

本文通过故障模式影响及危害性分析的方法对ZQJ-291H型氦质谱检漏仪各组成部分的不同故障进行分析,研究其对系统工作状态的影响。意在识别设备使用过程中的薄弱环节,为该型氦质谱检漏仪的设计、制造、使用等环节提高可靠性的改进提供有效依据。研究结果表明,影响ZQJ-291H型氦质谱检漏仪可靠性的主要因素为泵油退化和离子源老化,因此建议对离子源损耗方面加大研究力度,进而提高检漏仪的可靠性。

空间微小碎片探测技术综述

空间碎片数量的快速增长给人类航天活动带来严重挑战。10cm以上大碎片可通过地基设备进行观测和预报,航天器通过主动控制予以规避;1~10cm小碎片和1cm以下微小碎片探测难度大,数量众多,与航天器发生碰撞风险很大。本文对国外微小空间碎片探测技术的发展概况和相关探测器成功应用的案例进行调研,分析总结不同原理探测器的特点和发展趋势,为我国微小空间碎片探测技术的研究和发展提供参考。

挥发型液体标准漏孔漏率测试及其不确定度评定

全氟三乙胺液态工质在航天器密封管路中的应用日益广泛,因此,对其泄漏率测试的需求不断提升。为了实现全氟三乙胺的泄漏率测试,需要研制漏率已知的液体标准漏孔作为对比装置来进行泄漏率的定量测试。基于此,本文提出一种基于液体挥发速率同挥发面积关系原理设计的挥发型液体标准漏孔,挥发性液体通过一个固定尺寸的小孔不断向周围环境进行泄漏。挥发型液体标准漏孔设计质量轻,通过高精度电子天平测量其一定时间(一般为24h)的质量损耗,可以精确得出该液体漏孔的泄漏率。本文通过对挥发型标准漏孔校准测试过程中的不确定度进行评价得出,其相对扩展不确定度为2.8%,故该标准漏孔可以作为工程上进行全氟三乙胺液体工质质谱检漏过程中的对比装置。

全氟三乙胺泄漏率质谱分析测试方法研究

为了确保航天器热控制系统的密封性能,针对其采用的液态工质全氟三乙胺提出了一种工质泄漏率测试方法.首先将加注工质后的航天器产品放入一非真空收集容器并进行密封,对其泄漏的全氟三乙胺进行累积收集,一定时间后,利用四极质谱仪对其浓度变化量进行测试,随后通过放样对系统进行标定,通过计算确定产品的泄漏率.通过对一支漏率已知的标准漏孔进行测试,验证了方法的可行性.经分析,优先选择质量数119的谱峰进行测试,在收集容器容积150 m^3、累积时间24h工况下,最小可检漏率达0.002ml/24h,该系统对大气环境中全氟三乙胺浓度测试的灵敏度达1.4×10^-9.该技术比常规的氦质谱检漏技术能更加真实反应航天器的泄漏状态.

基于莱宝检漏仪的航天器总漏率测试技术研究

本文介绍了一种基于莱宝L300系列检漏仪检测航天器总漏率的测试方法,并成功研制出莱宝检漏仪的非真空氦质谱累积航天器总漏率测试系统。经过多次试验测试,结果表明研制的航天器总漏率测试系统具有测量精度高、性能稳定,不仅降低了航天器系统总漏率最小可检值,而且降低了设备重量,增加了移动使用的便携性,具有一定的工程应用和推广价值。

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。

电离真空规所在位置对测量结果的影响

利用蒙特卡洛方法对电离真空规所在不同位置所测得的系统真空度进行数值模拟。建立了真空容器、规管安装位置以及真空泵入口的几何模型,考虑了系统材料放气,计算了电离真空规安装在系统不同位置所测得的真空度,计算了电离真空规探头与连接法兰管道口之间距离对测量结果的影响。研究结果表明:相比于电离规安装位置,电离规探头与法兰管道口之间距离H对电离真空规的测量结果影响更为明显。本文为电离真空规法兰短管长度设计以及真空系统实际真空度的预判提供理论依据。

螺杆真空泵转子实际型线研究

螺杆转子型线作为螺杆真空泵的关键技术之一,始终是学者们的研究重点。纵观目前国内外型线研究现状,螺杆真空泵型线的理论研究颇多,但关于实际型线方面的研究`尚且不足。本文以实际型线作为研究对象,依据装配间隙、螺杆真空泵理论型线设计、理论型线的修正等因素,提出螺杆真空泵转子实际型线的推导方法,并列举一种螺杆真空泵转子实际型线方程,为单头螺杆真空泵实际型线的设计提供了理论依据。

考虑渐进磨损效应的指尖密封流-固耦合性能分析

转子的高速转动会造成指尖密封的渐进磨损,进而会对指尖密封的泄漏性能产生影响。考虑渐进磨损效应对指尖密封的影响,建立指尖密封流-固耦合动态性能分析有限元模型,研究指尖密封泄漏性能随服役时间增长的变化规律。结果表明:随着服役时间的增长,指尖密封的接触压力、指尖靴(径向)尺寸以及指尖密封的泄漏率均呈现出非线性变化趋势,且随服役时间的增长,考虑渐进磨损效应与否的指尖密封动态性能间的差异会随之增大。通过指尖密封泄漏性能试验,验证了所构建的考虑渐进磨损效应的指尖密封流-固耦合动态性能分析模型,并根据指尖密封的泄漏性能随服役时间增长的变化规律拟合寿命评估数学模型,经外推后可实现对指尖密封寿命的预测。

不同冷却结构对螺杆真空泵转子热载荷的影响

建立180L/s螺杆真空泵三种不同冷却结构转子的温度场有限元模型,得到这三种冷却结构转子的温度场和热形变分布情况,分析了冷却结构对转子热形变量的影响。结果表明:第一种冷却结构最大热形变量为0.754mm;轴心通水冷却结构最大热形变量为0.325mm;第三种冷却结构最大热形变量为0.291mm。本文为螺杆真空泵冷却结构的设计提供了理论依据。

真空试验压力变化数值模拟研究

如今越来越多航天器真空试验过程中需要检测试验件内部气体压力,虽然直接安装传感器进行测量最有效且最准确,但是某些试验件内部无法安装传感器,使得直接测量的方法难以实现。本文利用蒙特卡洛方法,对分子流状态下试验件内部压力变化进行数值模拟。建立了试验件几何模型,考虑了试验件材料放气,计算了分子流状态下试验件内部真空度随时间的变化规律,最终得到真空试验过程中试验件内部压力变化过程。本文为航天器真空试验过程中某一特定位置压力值的预估提供了理论依据。

螺杆真空泵转子热形变分析及转子优化

建立180L/s螺杆真空泵转子温度场有限元模型,得到其温度场和热形变分布情况,结合热形变结果推导出泵腔内各点冷配合间隙。利用分析结果对螺杆真空泵转子形状进行优化设计。分析结果显示:180L/s螺杆真空泵两转子之间间隙应大于0.28mm,泵腔和转子之间间隙应大于0.20mm。结合所述分析结果对转子形状进行优化,优化后的转子可以减少原有22%冷配合间隙,一定程度上降低泵工作过程中返流量。