航天器在轨泄漏快速定位技术研究

为了保障载人航天器长期在轨运行中的密封性和安全性,开展了超声在轨检漏技术研究。重点介绍了气体泄漏超声产生机制、进行了频谱特性分析,建立了泄漏量与超声特征量间的关系,同时,研究了泄漏超声信号的分析方法与在轨实施策略,提出了在轨泄漏快速定位方法,并通过泄漏定位试验验证了该方法的有效性。解决了国内现有技术无法对航天器漏点准确定位的难题,实现了快速、准确地确定漏点位置并采取补救措施的目标,可保证载人航天器持续在轨安全运行。

航天器在轨泄漏声发射信号特征分析

载人航天器的防护要求不断增强,在轨泄漏检测的重要性日益凸现。文章阐述了航天器在轨泄漏声发射检测的基本原理,介绍了泄漏检测系统的基本组成及性能参数。通过泄漏声发射检测实验,利用频谱分析法和特征参数分析法对不同孔径圆形漏孔泄漏产生的声发射信号进行研究,得到了泄漏声发射信号的频谱和特征参数。实验结果表明,机械泵运行产生的背景噪声信号主要分布在10 k Hz以下,而气体泄漏产生的是高频声发射信号,且漏孔越小,信号能量越小,高频成分所占比例越大。该研究对于航天器在轨泄漏的检测及泄漏量评估等具有实际意义。

基于小波包能量谱的航天器在轨泄漏漏孔形状辨识方法

为了实现对航天器在轨泄漏漏孔形状的准确辨识,提出基于小波包能量谱和支持向量机的航天器在轨泄漏辨识方法。首先分析圆形、长方形、正三角形3种典型形状漏孔之泄漏信号的频域特点,之后运用小波包能量谱提取不同形状漏孔泄漏信号的特征值,最后运用提取的特征值配合支持向量机建立辨识模型,实现对漏孔具体形状的辨识。对该辨识方法进行试验验证,将3种形状的漏孔分为A、B两组,利用A组漏孔进行泄漏信号特征值提取与辨识模型的训练,再对B组漏孔进行辨识准确率测试;结果表明该方法可以实现对不同形状漏孔的辨识,在合适的小波包分解层数下,总体辨识准确率可达95.9%。

密封结构泄漏超声频谱特性分析影响研究

随着空间环境碎片日趋增多,航天器因碎片碰撞而发生泄漏的概率明显增大,这必然会影响航天器在轨运行寿命,亟需进行在轨泄漏超声频谱特性分析影响研究。因此,本文重点研究了探测距离、感知范围、检测方向、移动检测以及多层包覆层对不同尺寸漏孔泄漏超声频谱特性的影响规律。结果表明:空气传播的泄漏超声检漏方法可检测Ф0.3mm的泄漏孔,探测距离达500mm,检测方向角在±30°内,特征频率在37~43kHz之间存在主峰,移动巡检定位精度可达±20mm以内;多层包覆层会对探测产生复杂影响,包覆层面积越大,检测灵敏度和强度越低。所研究成果具有一定普适性,可以为后续实施在轨堵漏措施提供技术支持。