Cámara de prueba de vacío térmico

Cámara de prueba de vacío térmico

Cuando los satélites, las sondas espaciales y otras naves espaciales están operando en el espacio, se encuentran en un entorno de vacío térmico de alto vacío, negro frío y radiación solar. La prueba de simulación del entorno térmico al vacío es un método de prueba en tierra muy efectivo para simular el entorno térmico al vacío (alto vacío, negro frío, radiación solar, alta temperatura y otros entornos) del espacio.

Prueba térmica de vacío es el término general de prueba de equilibrio térmico de naves espaciales y prueba de vacío térmico. La prueba de simulación del entorno térmico de vacío de la nave espacial se ha convertido en uno de los eslabones más importantes en la etapa de desarrollo de la nave espacial. Puede probar la racionalidad del diseño de control térmico de naves espaciales como satélites, modificar el modelo de diseño, verificar el estado de funcionamiento de los instrumentos y equipos dentro de la nave espacial, así como la combinación y el rendimiento de trabajo entre los subsistemas. Al mismo tiempo, también se puede usar para verificar la función y el proceso de fabricación de la nave espacial, exponer los posibles defectos de diseño que pueden existir en la nave espacial y encontrar la falla temprana de la nave espacial.

En la etapa de desarrollo, todas las naves espaciales deben someterse a pruebas de simulación de ambiente térmico al vacío. Para la nave espacial en la etapa inicial de desarrollo de la muestra, es necesario llevar a cabo la prueba térmica de vacío de nivel de calificación. Para la nave espacial lanzada, ya sea el primer lanzamiento o el lanzamiento repetido, es necesario realizar la prueba térmica de vacío del nivel de aceptación.

1. Prueba de vacío térmico

La prueba de vacío térmico de la nave espacial se puede dividir en prueba de vacío térmico de nivel de identificación y prueba de vacío térmico de nivel de aceptación.

La prueba de vacío térmico de nivel de calificación está dirigida principalmente a la nave espacial en la etapa de desarrollo, y su propósito es evaluar la estructura y el rendimiento de trabajo de la nave espacial y su capacidad para resistir el estrés ambiental, y verificar la racionalidad de su diseño. La prueba de espacio térmico directo de nivel de aceptación está dirigida principalmente a la nave espacial que es normal o lanzada, y el propósito es exponer los defectos potenciales en el material y la calidad de fabricación del proceso de la nave espacial, a fin de mejorar la confiabilidad del vuelo de la nave espacial.

Los estándares extranjeros que se utilizan a menudo en las pruebas de vacío térmico de naves espaciales incluyen el estándar militar estadounidense mil-std-1540 (versiones B, C, D, E) y el estándar ECSS-E-10-03A de la Organización Europea para la estandarización espacial.

Hay ciertas diferencias en los métodos de prueba de vacío térmico especificados en varias versiones del estándar militar estadounidense mil-std-1540. Entre ellos, MIL-STD-1540C-1994 estipula que el número de ciclos de la prueba es 25 y el tiempo total de prueba es 300 h, que es el método de prueba más severo especificado en varias versiones. En comparación con el método de prueba especificado en la última versión de MIL-STD-1540E-2002, se ha reducido considerablemente, y el número de ciclos se especifica en al menos 3, y el tiempo total de prueba es de al menos 28 H.

2. Estado de desarrollo del equipo de prueba térmica al vacío

El equipo de prueba térmica de vacío se utiliza principalmente para simular el alto vacío, el entorno negro frío y el entorno de flujo de calor externo del espacio, y para simular el entorno de prueba térmica de vacío, como la prueba de equilibrio térmico y la prueba de vacío térmico de componentes de naves espaciales, subsistemas y el todo el sistema

2.1 Composición del equipo

El equipo de prueba térmica de vacío se compone principalmente de recipiente de vacío, sistema de bombeo de vacío, disipador de calor, sistema de nitrógeno, dispositivo de simulación de flujo de calor externo (o fuente de calor de alta temperatura), sistema de control de temperatura, sistema de medición y control y sistema auxiliar (sistema de agua de refrigeración , sistema de fuente de gas, etc.). Según el uso específico, el tamaño y la composición del equipo también son diferentes.

2.2 Tecnología de simulación de vacío

El equipo de prueba térmica de vacío alcanza el grado de vacío especificado, que se realiza mediante el sistema de bombeo de vacío. El sistema de bombeo de vacío generalmente se compone de bombas mecánicas, bombas moleculares, bombas criogénicas, válvulas y otros dispositivos auxiliares. Bomba mecánica como desbaste del sistema

Unidad, utilizada para prebombeo de vacío; La bomba molecular es la bomba auxiliar de alto vacío del sistema. Cuando el grado de vacío del recipiente sea inferior a 10 Pa, encienda la bomba molecular; Como bomba de vacío principal del sistema, la bomba criogénica realiza un bombeo de alto vacío para que el grado de vacío en el contenedor alcance el nivel requerido por la prueba.

2.3 Tecnología de simulación de negro frío

El entorno del espacio infinito es equivalente a un cuerpo negro absoluto que puede absorber cualquier radiación. El espacio es un ambiente negro y frío con una temperatura de 3 K y un coeficiente de absorción de 1. En el equipo de prueba térmica al vacío, se utiliza para simular el ambiente frío y negro en el espacio.

El dispositivo de se llama disipador de calor.

En la actualidad, el disipador de calor generalmente adopta la estructura de placa tubular compuesta de aluminio, cobre rojo o acero inoxidable, y su superficie está recubierta con pintura epoxi negra mate con alta capacidad de absorción para lograr la eficiencia óptima de transferencia de calor. Al mismo tiempo, se usa cloro líquido de 77 K como fuente de frío, de modo que el disipador de calor pueda cumplir con los requisitos especificados en el estándar de que la temperatura del disipador de calor no es superior a 100 k, y el coeficiente de absorción de la superficie interna es mayor que 0.9. De acuerdo con el tamaño de la carga de calor de la nave espacial, el helio líquido también se puede usar como fuente de frío para lograr una temperatura más baja del disipador de calor. Si solo se requiere una prueba térmica de vacío cíclica de alta y baja temperatura, la refrigeración mecánica también se puede usar cuando la temperatura baja de la prueba no es inferior a -70 ℃.

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