航天器密封舱连接处漏率检测方法

带有密封舱段的航天器进行真空热试验时,需要通过容器外的压控系统对密封舱内的压力进行调节与控制。一般通过压控管道(金属波纹管)将密封舱与压控系统相连,一旦压控管道与密封舱连接处出现泄漏,航天器真空热试验将无法进行,因此,保证连接处漏率满足试验要求十分重要。本文对连接处的具体结构进行研究,得出了连接处的漏率检测方法,并进行了试验验证,取得了良好的效果。     

航天器热真空试验过程中星内气体压力变化研究

航天器热真空试验过程中,除了要保证环境模拟器的气体压力,航天器内部的气体压力也是影响试验进程、乃至航天器设备安全的重要参数之一。这是由于试验过程中航天器电子设备的测试必须避开容易引起真空放电的气体压力范围,否则会引起电子设备放电,对航天器造成巨大的损害。本文对四颗航天器试验过程中环境模拟容器与航天器内部气体压力变化的曲线进行初步分析,建立了分子流态下航天器内部气体压力等效性的理论模型,并给出了热真空试验中为了规避航天器真空放电,环境模拟器应达到的压力条件建议。     

载人航天器密封舱微量有害气体质谱检测方法

介绍了采用小型真空质谱计进行载人航天器密封舱内多组分微量有害气体的检测方法.通过测量微量气体浓度,实现密封舱内多种微量有害气体在线监测.给出了甲苯、二甲苯、二氯甲烷、甲烷、丙酮等5种气体的相对灵敏度试验数据,验证了现有小型真空质谱计最小可检浓度可以达到1ppm要求.研究结果表明,采用小型真空质谱计进行舱内微量有害气体浓度监测是可行的.     

真空环境下电容薄膜规测量偏差的原因分析

在某大型航天器的调试试验中,需使用电容薄膜规(以下简称薄膜规)进行密封舱内真空度测量,结果发现薄膜规测量数据出现了较大的偏差.本文即对这一问题进行原因分析,提出在真空环境下,薄膜本底偏移量是产生偏差的最重要原因,并有针对性地采取解决措施.     

螺旋槽牵引结构粘滞流态气体流动特性的CFD模拟

采用计算流体力学(CFD)方法对螺旋槽牵引结构在粘滞流态下的气体流动规律进行了数值模拟,研究了在固定压缩比下螺旋槽牵引结构抽气通道内的压力场、流场变化情况,横截面平均压力,各横截面平均压力与特征长度的乘积以及各横截面与转子进口处的平均压力比.模拟结果表明:通道内的压力变化在抽气通道出口处增大;横截面平均压力呈指数分布;抽气通道各横截面平均压力与特征长度的乘积呈线性分布;各横截面与转子进口处的平均压力比呈指数分布;在靠近出口处有漩涡产生并且漩涡随着压强的增大而增大.本文研究结果表明:计算流体力学(CFD)方法可以有效地模拟真空环境下螺旋槽牵引结构在粘滞流态下的抽气特性.     

航天器对接通道泄复压和保压检漏试验方法研究

航天器交会对接是指两飞行器通过对接机构形成一个整体,完成航天员在轨驻留、上行货物等任务。文章主要以货运飞船系列航天器与空间站系列航天器对接后形成的对接通道为研究对象,开展地面模拟试验方法研究,解决了对接通道泄压所需的背景真空环境模拟、对接通道内气体压力与温度准确测量等难题,充分验证了对接通道的泄复压性能以及在轨保压检漏方法的可行性。     

事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法模拟分子流真空系统的三维压力分布北大核心CSCD

从稀薄气体动力学理论出发,设计了直接模拟分子流真空系统内三维压力分布的事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法。在算法设计中,不考虑分子间碰撞,以分子与固壁的碰撞为迭代触发点,模拟分子运动过程并通过统计分子与压力统计面的碰撞频率从而计算系统内的三维真空压力分布。详细介绍了算法思路和程序流程、放气率与泵抽速的数值离散过程,以及三维压力分布的统计方法。采用该程序模拟圆管两侧的压差与通过气体流量的关系,直接计算圆管流导并与克努森修正公式进行对比,验证了该方法模拟管道流导的误差小于4%。最后模拟了光阴极电子枪内的三维真空压力分布,分析了其内部复杂结构对真空压力分布的影响。     

事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法模拟分子流真空系统的三维压力分布

从稀薄气体动力学理论出发,设计了直接模拟分子流真空系统内三维压力分布的事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法。在算法设计中,不考虑分子间碰撞,以分子与固壁的碰撞为迭代触发点,模拟分子运动过程并通过统计分子与压力统计面的碰撞频率从而计算系统内的三维真空压力分布。详细介绍了算法思路和程序流程、放气率与泵抽速的数值离散过程,以及三维压力分布的统计方法。采用该程序模拟圆管两侧的压差与通过气体流量的关系,直接计算圆管流导并与克努森修正公式进行对比,验证了该方法模拟管道流导的误差小于4%。最后模拟了光阴极电子枪内的三维真空压力分布,分析了其内部复杂结构对真空压力分布的影响。     

中国航天器真空技术的进展(二)

围绕着中国航天器真空技术在航天领域中的应用问题 ,综合地介绍了其技术的发展 ,重点突出了中国极高真空技术的发展。提出了“分子真空寿命”这一新的物理量 ,并以此概念推导出测量气体分子热适应系数的方法。指出了在超高和极高真空条件下压力失去了原有的物理意义 ,引入了“有效压力”、“入射率”、“静压”、“动压”等新概念。探索了在空间条件下真空测量中的方向性效应和理论计算与实际测量偏离问题的特殊性和复杂性。介绍了利用分子沉技术研制的极高真空装置可获得 10 -11Pa极限真空度 ,介绍了中国已建立的航天器模拟设备的现状、性能指标和主要用途。概述了中国空间材料的真空效应研究现状 ,并指出空间材料、活动部件的冷焊及航天器敏感表面分子污染对航天器的长寿命和可靠性的影响。展望了中国航天器真空技术的发展。     

中国航天器真空技术的进展（一）

围绕着中国航天器真空技术在航天领域中的应用问题,综合地介绍了其技术的发展,重点突出了中国极高真空技术的发展.提出了"分子真空寿命"这一新的物理量,并以此概念推导出测量气体分子热适应系数的方法.指出了在超高和极高真空条件下压力失去了原有的物理意义,引入了"有效压力"、"入射率"、"静压"、"动压"等新概念.探索了在空间条件下真空测量中的方向性效应和理论计算与实际测量偏离问题的特殊性和复杂性.介绍了利用分子沉技术研制的极高真空装置获得了10-11Pa极限真空度,介绍了中国已建立的航天器模拟设备的现状、性能指标和主要用途.概述了中国空间材料的真空效应研究现状,指出了空间材料、活动部件的冷焊及航天器敏感表面分子污染对航天器的长寿命和可靠性的影响.展望了中国航天器真空技术的发展.     

航天容器的在轨排气分析

首先扼要分析了航天器中容器利用轨道真空环境进行排行的特点,结合流体力学原理分析了简单容器的圆孔和短管的排行初期和后期的物理过程,理论计算得出了容器内气压和排气流量随时间变化的规律。讨论了航天器中容器排气产生的推力对航天器姿态、微重力水平的干扰情况。给出了相应的数学判据,并且认为减小容器内的初始气压和初期排气管的管径、采用多管对称排气以及将这种推力作为主动控制力加以利用是碱小排气推力干扰的有效办法,最后总结出了一些基本的工程设计原则。     

载人航天与真空技术

载人航天器在轨运行时,超高真空是其主要的环境条件之一。介绍了飞船整体、部件的热真空试验;航天员出舱活动和航天服功能试验;航天员生保系统及环境控制试验;航天员座舱可靠性试验;大型空间环境试验设备;冷焊试验;舱内气体成分分析与控制;空间材料出气特性的评价等16个方面对真空技术的需求情况。     

航天器密封舱内压力平衡时间的计算与验证

为计算航天器上两个密封舱内存在压差时相互进行压力平衡所需的平衡时间,通过压力平衡过 程的分析,建立了近似的数学模型,进行了分析计算,并通过容积缩比方法对计算结果进行了试验验证,得到了满意的结果,不仅能达到节约成本和时间的目的,更具有普遍性.     

密封舱控制力矩陀螺振动噪声控制分析与验证

控制力矩陀螺（CMG）是航天器姿态控制的执行器，内含高速转子，是航天器上重要的振动及噪声源。对某舱外安装CMG的载人航天器密封舱开展噪声测试，发现噪声总声级过大且主要为与CMG工频及2 倍频对应的单频噪声。对CMG进行隔振处理并对隔振系统特性进行分析，发现隔振措施使工频扰振力输出显著减小，但在2 倍频处隔振效果弱于工频处，其原因在于受到CMG弹性的影响。载人密封舱振动噪声耦合分析表明隔振措施使密封舱薄壁振动的幅值及范围大幅减小，从而降低密封舱噪声。在安装隔振器的载人密封舱进行验证试验，隔振系统固有频率实测值与仿真结果吻合较好，CMG工频处噪声降幅达18 dB～21 dB，2 倍频噪声降幅达2 dB～7 dB，与分析结果基本一致。     

载人密封舱微量有害气体检测与校准技术研究

空间载人密封舱由于材料出气、人体代谢等原因会释放微量有害气体。为保证舱内环境适合航天员工作和生活,必须对舱内微量有害气体成分及浓度进行检测。本文介绍了常用的微量气体检测方法,并采用质谱法建立了载人密封舱微量有害气体检测与校准地面测试系统,分析了舱内微量有害气体种类、碎片峰和图形系数,并进行了试验研究,研究结果可为载人密封舱微量有害气体检测及校准系统的在轨应用提供设计依据和优化参数。     

密封舱控制力矩陀螺振动噪声控制分析与验证

控制力矩陀螺（CMG）是航天器姿态控制的执行器，内含高速转子，是航天器上重要的振动及噪声源。对某舱外安装CMG的载人航天器密封舱开展噪声测试，发现噪声总声级过大且主要为与CMG工频及2 倍频对应的单频噪声。对CMG进行隔振处理并对隔振系统特性进行分析，发现隔振措施使工频扰振力输出显著减小，但在2 倍频处隔振效果弱于工频处，其原因在于受到CMG弹性的影响。载人密封舱振动噪声耦合分析表明隔振措施使密封舱薄壁振动的幅值及范围大幅减小，从而降低密封舱噪声。在安装隔振器的载人密封舱进行验证试验，隔振系统固有频率实测值与仿真结果吻合较好，CMG工频处噪声降幅达18 dB～21 dB，2 倍频噪声降幅达2 dB～7 dB，与分析结果基本一致。     

真空高压气淬炉中淬火气体压力、流速和类型对工件冷却性能影响的数值模拟

本文运用FLUENT软件,通过大量的计算机模拟,研究了真空高压气淬炉中淬火气体压力、进口速度、气体类型对工件冷却性能的影响.通过对比氮气在0.45 MPa、0.6 MPa、1.0 MPa和1.5 MPa淬火压力下工件的冷却速度,量化了淬火压力对工件冷却速度的影响程度.氮气在0.6 MPa下,将气体速度由40 m/s增至60m/s,工件冷却速度提高27％,但风机功率增加3.4倍.由于气体体积流量一定的情况下,淬火气体比热和密度的协同影响了换热系数的大小,通过计算机模拟了四种淬火气体氢气、氦气、氮气和氩气对工件冷却速度的影响,得出在相同气体压力和流量下,四种气体的冷却能力是:氮气＞氢气＞氦气＞氩气;在消耗相同的风机功率下,密度小比热大的气体冷却能力高,四种气体的冷却能力依次是氢气＞氦气＞氮气＞氩气.     

取样管道对分子流气体分压力测量的影响

在管道吸附作用非稳态气体分析研究的基础上,提出管道末端分子流气体以单位时间碰壁数进入质谱室,由真空系统抽除的物理机理,建立了第三类边界条件的气体在管道取样分压力分布的输运方程和质谱室抽气方程,得到了质谱室分压力任意时间的分析解,研究了管道内压力、质谱室压力、稳定压力、稳定时间和分析时间、真空泵对质谱室的抽速、气体分子质量、管道长度的关系。以一些惰性气体和特定的航天器推进剂工质气体为算例,分析了取样管道对质谱分压力测量的影响。     

空间环境模拟设备中大型深冷泵的设计

一、前言 空间环境模拟设备是在地面上模拟太空环境,例如真空、冷黑、太阳辐照、粒子辐照,微流星等,提供航天器发射前作检验试验,而真空环境又是各种环境的基础,它不仅影响热性能,而且对材料的蒸发、升华、老化、冷焊、干摩擦、发电现象起重要作用,目前,大型空间环境模拟设备直径达10米以上,容积在数百与数千立方米,并且在航天器热试验与检验试验时,在放出大量气体的同时,真空度不低于10-5托。因此,为了保证模拟的可靠性,必须配备大抽速的真空抽气系统。早期大型空间环模室采用几十台大型扩散泵联合抽气,其缺点是返油、污染大、功率消耗大,…     

热真空释气机理与试验标准研究

热真空释气试验是考核材料在热空间真空环境中释放气体情况的地面模拟试验,可以为航天器材料的选用提供参考。本文简述了热真空释气的机理,讨论了材料释气的影响因素,汇总了国内外关于热真空释气的标准,介绍了热真空释气试验的发展和其它设备联用的试验方案,并对热真空释气的发展提出了建议。