空间污染监测仪器介绍

文章简要介绍了目前国外使用的几种主要的空间环境污染监测仪器,对温控石英晶体微量天平、石英晶体粒子微量天平、电离规、热涂层热量计和光散射传感器的原理、结构及特性分别进行了阐述。

渗透率对柔性收集室检漏测试结果的影响分析

柔性收集室检漏技术是氦质谱非真空积累检漏技术的一个重要分支,因此研究柔性收集室检漏技术具有重要的工程实际意义。本文首先以柔性收集室中的氦气分压为研究变量,通过建立和求解常微分方程定量得到了氦气分压随时间变化的数学解析解。其次,通过比较渗透情形与理想情形,得到了采用柔性收集室而导致的测试相对误差与时间之间的数学关系,并结合具体两例讨论了渗透系数对检漏测试结果的影响。研究结果表明:测试结果的相对误差与被测件的泄漏率、累积时间、材料的渗透系数、有效容积均相关。本文的研究结论可以为柔性收集室的工程应用提供理论依据。

试验设备检漏技术

以中国 32 0 0 m3大型空间环境模拟器为基础论述了环模试验设备的检漏技术 ,目的是为大型试验设备的检漏提供一些有益的思路和方法。文章重点分析了氦质谱检漏仪法 ,并从理论和实践的基础上对其最小可检灵敏度进行了分析。

真空系统的设计

清洁、大抽速真空系统是现代空间环模设备中必不可少的组成部分之一。文章详细的介绍了中国大型空间环模器 KM6真空系统的组成及各个组成部分的设计思路、方法。内容涉及真空获得、真空测量、检漏、选泵、配泵、流导计算等。

航天员出舱活动地面试验系统设计与实现

为了完成航天员的出舱活动任务,必须建设可以验证航天员出舱活动适应性的地面试验设备。文章描述了航天员出舱活动地面试验设备的系统构成、性能指标以及实现方法,给出了航天员出舱活动试验过程的实际过程曲线。试验结果表明:该地面试验设备可以满足航天员出舱活动试验任务的要求,拓宽了空间环境地面试验的领域范围,提升了空间环境地面模拟的能力,并为后续有人参与的空间环境地面试验提供了能力保证。

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。

真空室压升法测量液态工质漏率可行性分析

文章旨在探讨压升法测量液态工质漏率的可行性,研究液体泄漏的试验方法。首先根据液体饱和蒸气压的理论分析,得出液体挥发引起的定容压力增量;之后通过微进样系统,采用真空室静态升压方法,分别以全氟三乙胺和乙二醇水溶液为研究对象进行试验分析,研究得出漏入液体量V与压力变化ΔP成线性关系,与理论分析计算结果相符合,证明了压升法测液态工质漏率的可行性;最后提出了微量采样系统进行比对测量液态工质漏率的压升试验方法及计算公式。研究结果表明,压升法可有效地测量液态工质漏率,为液体的流动试验研究提供参考依据。

航天器密封管路的气态工质与示漏气体漏率等效关系研究

利用多种气体分析仪,采取四级质谱定量分析技术,分别测定He、N2、Ne、CF4、Kr等气体在不同入口压力下通过不同的人造漏孔的漏率;经过对同工况下气体间漏率比对,研究气体间漏率等效关系。试验结果表明:气体在不同工况下处于不同的流动领域,且其漏率与入口压力存在着不同的数值关系,经分析试验结果得出适用于气体全流域的漏率经验公式;气体间漏率的等效关系在低漏率及高漏率端始终呈平滑的线性关系,而在中间的过渡区域呈四或五次多项式关系;但是CF4与He的漏率等效性呈线性关系,显示出多原子分子与单、双原子分子在粒子输运过程中存在着差异。试验结果为示漏工质漏率指标的制定提供了基础数据。

气体稀薄流域的流动模型研究

研究气体通过漏孔的泄漏过程,建立气体在稀薄领域里的统一流动模型,可以避免对流态判断的困难,方便工程应用。气体稀薄流域的统一模型适用于从粘滞流到分子流的全部流态的数学模型。从N-S方程出发,利用滑移边界条件以及修正黏度推出统一流动模型,进而建立漏孔漏率与压力边界之间的关系式,引出稀薄气体流域下的经验公式,并通过试验可确定其待定系数。而且利用四极质谱法和压升法试验验证了模型的使用性及正确性,为今后的研究应用提供了参考依据。

液态工质与示漏气体He的漏率等效关系研究

研究密封管路液态工质与示漏气体He间的漏率等效关系,对提高检漏工作的准确性和可靠性有着重要意义。文章以环控生保系统中密封管路所用的液态工质(全氟三乙胺,乙二醇)为研究对象,对液体的流态及泄漏的相态进行理论分析,得出液态工质与He气漏率等效关系的数值区间,并利用质谱分析技术,采用金属压扁型漏孔模拟真实的泄漏孔隙进行试验研究。试验结果表明,液态工质与示漏气体的漏率比值在理论数值区间之内,流动过程中呈现两相流的状态,并且乙二醇的漏率要比He气小,而全氟三乙胺的漏率要比He气大。试验结果为研究液体泄漏过程及液、气漏率等效关系提供了基本方法和基础数据。

空间环模设备用大口径制冷机低温泵研制技术现状和发展

空间环境模拟器主要用来完成航天器地面真空、热试验,一般真空室体积大、内部结构复杂,容器真空度高、产品放气量大、要求清洁真空避免油污染。因此,国内外环模设备高真空系统一般采用抽速大、极限真空高的大口径低温泵作为主泵。大口径低温泵通常根据障板和冷屏的冷却方式分为液氮屏蔽型和制冷机屏蔽型低温泵。本文主要针对这两类大口径制冷机低温泵的国内研制情况进行介绍,包括该类型低温泵的国内外现状、结构特点、技术指标、应用情况、关键技术以及大口径低温泵的性能测试方法。同时,对大口径低温泵设计、制造、测试以及使用过程中注意问题进行了探讨,对大口径低温泵研制技术的发展提出了建议。

环境模拟器低温泵测试系统设计

大口径低温泵测试系统可为环模设备低温泵提供完整的性能参数。本文介绍了一种大口径、大抽速低温泵的测试系统,对各分系统结构功能进行了详细描述。其使用流量法和流导法两种方法提供在1×10-6 Pa至10 Pa范围内的抽速、预冷时间、极限真空度等参数的测量。此系统同时具有加热烘烤和可调节气体流量的功能。

气体间漏率等效关系的直接模拟蒙特卡洛分析

研究气体间漏率的等效关系,对提高检漏数据判读的准确性具有重要意义。本文基于对金属压扁型漏孔的研究,通过建立分析模型,运用直接模拟蒙特卡罗法数值模拟方法得出了气态工质的漏率曲线及不同工质间漏率的等效关系,验证了气态工质泄漏模型的正确性,可实现已知示漏气体漏率情况下实际工质漏率的虚拟预示。研究结果表明,不同气态工质在同一条件下漏率存在着较大差异,但都随两端压差增大而增大,呈近二次多项式变化趋势,仿真结果与理论分析相符。气态工质间漏率等效性在He漏率≤10-6Pa·m^3/s和He漏率≥10-3Pa·m^3/s时趋于恒值;而当He漏率在[10-6,10-3]Pa·m3/s时,漏率等效性存在着先上升后下降的多项式变化形式,且最大值出现在这一区域之间。研究结果为实际工质与示漏工质间漏率等效数值研究提供了基本方法和参考数据。

基于温/压传感器的航天器在轨检漏方法研究

航天器在轨运行期间极可能发生泄漏事故,威胁航天员的生命安全,导致航天任务的失败,研究一种在轨检漏方法是有效保障航天器在轨安全的技术手段。利用高精度温度和压力传感器的压力变化检漏方法,分析在轨的影响因素,研究温度补偿和影响因素经验数值扣除的综合处理方法来判断漏率;通过试验验证该方法的有效性和正确性。研究结果表明,基于温/压传感器的在轨检漏方法可有效检测出舱体向外泄漏或气体向舱内泄漏;经试验验证,该综合处理方法可有效排除影响,提高检漏准确性,相对误差可达10%以内。本文的研究结果可有效解决航天器在轨检漏问题,为后续研究奠定基础。

基于CFD方法的低温泵热力学设计与数值仿真研究

通过CFD数值仿真的方法对低温泵一级冷阵和二级冷阵降温过程以及稳态平衡过程的热力学情况进行了研究。研究针对低温泵不同的运行工况,导热柱的设置以及冷屏厚度等因素的影响,分析了各种情况下低温泵的温度分布情况。同时文章还对低温泵降温过程分别采用稳态物性和变化物性进行计算,分析物性的定性温度以及低温泵一级冷阵的结构对计算结果的影响。针对DN400低温泵建立测试系统进行降温情况的测试,通过测试和仿真计算的结果进行对比,确认了设计和分析方法的有效性,降温时间的计算误差约为7%。

KM6水平舱综合复压系统设计与仿真分析

综合复压系统是载人地面试验设备的重要分系统之一,主要用于载人试验一旦出现重大故障和事故时,对试验舱进行紧急复压,让舱体迅速恢复到正常大气压力环境。文章介绍了KM6水平舱综合复压系统的流程设计;对系统的紧急复压能力进行了数值计算和仿真分析,其结果与系统调试结果基本吻合。表明仿真模型的建立及分析正确可信,综合复压系统流程设计能够满足设计要求。

基于DSP的航天器压力变化检漏仪的设计

航天器的密封性能是极其重要的指标之一,利用压力变化方法进行舱体密封性检漏是保障其密封性的重要技术手段;设计研制小型压力变化检漏仪对满足航天器检漏设备小型集成化、高精度的迫切需求是十分重要的;以DSP为数据的核心处理器,分析绝压和差压具有温度补偿方法,设计基于485通信接口实现数字绝压传感器的数据采集,采用250Ω的高精度电阻接入电流环的方法实现差压传感器的信号调理,通过ADS1247高精度24位数模转换器实现差压信号的采集;并采用恒流供电和电阻比测量原理实现对两路热敏电阻温度传感器的测量;各信号经DSP中固化的压力变化检漏算法集中处理,得到被测物体的漏率值,检测结果通过LCD显示;所研制集绝压、差压和温度多参量监测于一体的检漏仪,经过温度、压力、检漏试验等测试,验证了其精度和检漏能力满足要求;研究结果表明:所研制的检漏仪小巧,精度高,可靠性高,可实现压力、温度、漏率等多参量的同时监测,漏率检测的最大相对误差为19.3%,相对不确定度小于2%,可有效地解决航天器泄漏检测的问题。

DN1250液氮屏蔽型制冷机低温泵的研制与性能测试

北京卫星环境工程研究所研制了四台DN1250口径的液氮屏蔽型制冷机低温泵。该低温泵已经作为大型空间环境模拟系统的高真空主泵投入使用,满足了热真空试验对高真空的需求,取得了良好的效果。本文主要针对该低温泵的三种主要性能指标(抽速、降温时间和渡越容量)的设计方法、性能测试方法以及结果进行介绍,测试结果表明该系列低温泵对氮气的抽速达到了57000L/s,降温时间约330min,渡越容量达到3.0×10~5Pa·L。

加压真空检漏法的线性性能研究

目前加压真空检漏法已广泛应用于航天器的总漏率测试中,其应用的前提是此种方法必须是线性的。因此,研究该种方法的线性具有重要的工程意义。文中首先通过建立加压真空检漏法的数学模型,得到了被检件的漏率与加压真空检漏系统输出值之间的线性定量关系;其次,通过试验手段,进一步证明了加压真空检漏法的线性性。研究结果表明:加压真空检漏法具有较好的线性性能,可以准确地测试被检件的总漏率。

KM6气闸舱舱内环境控制技术

文章根据人-船-服试验对KM6气闸舱的要求,分析了舱内环境的几种积累效应,对气闸舱环境控制系统进行了设计,成功地解决了舱内环境控制中CO2置换、低压缺氧以及降压速率等问题,同时配备了气体成分实时监测设备,可以对舱内环境进行严格监测。