[發明專利]一種航天器熱控單機產品載壓冷熱沖擊試驗方法

有效

• 申請號: 201410738223.8
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104458475A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 趙健;白燕;苗建印;鄒丹;張紅星;莫青
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明用于航天器熱控單機產品熱沖擊試驗，屬于空間飛行器環境試驗技術領域。

背景技術

兩相流體回路是新型的航天器熱控制技術，是解決軍事航天器極高熱流密度器件散熱問題的少數有效措施之一。在實際的空間應用中，采用高純氨作為兩相工質，由于空間環境的劇烈變化，存在低溫液態工質進入高溫部件急速升溫、氣化的情況。由于不同溫度下工質飽和蒸汽壓不同導致回路組件需經歷溫度、壓力沖擊變化。

針對這一工況特點，需要在地面進行載壓狀態下的冷熱沖擊試驗，同時模擬壓力沖擊變化，以驗證產品空間環境的適應性。目前，尚無冷熱沖擊與壓力沖擊試驗同時的方法和措施，以往產品生產中，為實現該工況的模擬需按產品實際工作狀態進行液氨工質的充裝，由于液氨具有毒性，在溫度及壓力沖擊過程中，如出現問題將導致工質泄露，試驗過程存在安全性的隱患，因此需要給出有效的試驗方法。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種航天器熱控單機產品載壓冷熱沖擊試驗方法，解決了在實際的空間應用中，采用高純氨作為兩相工質的熱控系統，模擬空間環境的劇烈變化的環境測試項目，溫度沖擊、壓力沖擊同時進行的問題，保證了型號產品測試與工作狀況100％符合，提高產品的可測試性。

本發明的技術方案是：一種航天器熱控單機產品載壓冷熱沖擊試驗方法，步驟如下：

1)試驗前向待測熱控單機產品內充入氦氣，所述充入氦氣的壓力為式中T₀為周圍環境溫度，單位為K；P₀為所需充裝壓力，單位為Pa；T₁為熱沖擊試驗最高溫度，單位為K；P₁為熱沖擊試驗最高壓力，單位為Pa；

2)將充好氦氣的待測熱控單機產品裝進高溫烘烤箱，準備進行冷熱沖擊試驗；

3)從室溫開始，對待測熱控單機產品進行升溫操作；

4)當待測熱控單機產品溫度達到T₁時，保持當前溫度0.5小時以上；

5)高溫保持完成后，從烘烤箱中取出待測熱控單機產品，并放入冰水混合物中，直至待測熱控單機產品溫度降至0°，并保持當前溫度0.5小時以上；

6)低溫保持完成后，將待測熱控單機產品放入烘烤箱內，對待測熱控單機產品進行升溫操作，即完成了一個完整的熱沖擊循環；

7)重復步驟3)-步驟6)，直至熱沖擊循環次數滿足任務實驗要求后，將待測熱控單機產品從試驗箱內取出，并進行漏率檢測。

所述T₀選取為20°。

步驟3)中對待測熱控單機產品進行升溫操作的加熱速率為1.5℃/s～4℃/s。

步驟6)中對待測熱控單機產品進行升溫操作的加熱速率為1.5℃/s～4℃/s。

本發明與現有技術相比具有如下優點：。本發明采用充裝惰性氣體的方法，模擬航天器熱控單機產品內部充裝氨工質的工作特點，規避了充裝氨工質進行溫度沖擊試驗時，管路破裂，毒性工質泄露的風險，同時滿足了溫度沖擊伴隨壓力沖擊的試驗要求，解決了以往溫度沖擊、壓力沖擊分別進行的型號產品測試難題。通過充裝氣體壓力的計算可以實現與壓力沖擊最高壓力工況一致的內部壓力條件，由于充裝壓力可控，該方法可以實現不同工作壓力條件的沖擊試驗模擬。

附圖說明

圖1為本發明流程圖。

具體實施方式

以兩相流體回路溫度、壓力沖擊試驗為例，試驗過程如下：

1.依據熱沖擊溫度T₁＝265℃，沖擊壓力與265℃氨飽和蒸汽壓對應為P₁＝5MPa，周圍環境溫度T₀＝20℃，計算充裝壓力為2.72MPa；

2.應對蒸發器組件充入與265℃時氨飽和蒸氣壓相當的氦氣，即2.72Mpa，用于衡量熱沖擊試驗過程焊縫是否發生泄露。

3.將經過交收檢驗的試驗組件裝進高溫烘烤箱；

4.從室溫(正常環境溫度)開始，試驗組件的溫度按變溫速率要求升溫，變溫速率可選取加熱速率為1.5℃/s～4℃/s；

5.溫度達到試驗高溫的溫度允許偏差下限值后，開始溫度保持，溫度繼續升高2℃并在溫度允許偏差內保持穩定，溫度保持時間不小于0.5h；

6.高溫保持完成后，從烘烤箱中取出組件，迅速放入冰水混合物中(冰的數量得足夠用于將試驗件冷卻至不大于2℃)。試驗過程使用液氮和冰箱制冷。

7.在組件溫度降至試驗要求的低溫溫度的允許偏差上限值，開始溫度保持，溫度保持時間不小于0.5h；